电力电子实验指导书功率场效应晶体管(MOSFET)特性 与驱动电路研究.docVIP

实验三 功率场效应晶体管(MOSFET)特性 与驱动电路研究 一．实验目的： 1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法 2．掌握MOSEET对驱动电路的要求 3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法 二．实验内容 1．MOSFET主要参数：开启阀值电压VGS(th),跨导gFS,导通电阻Rds 输出特性ID=f（Vsd）等的测试 2．驱动电路的输入,输出延时时间测试. 3．电阻与电阻、电感性质载时，MOSFET开关特性测试 4．有与没有反偏压时的开关过程比较 5．栅-源漏电流测试 三．实验设备和仪器 1．MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分 2．双踪示波器 3．毫安表 4．电流表 5．电压表 四、实验线路 见图—2 五．实验方法 1．MOSFET主要参数测试 （1）开启阀值电压VGS(th)测试 开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流ID=1mA)的最小栅源电压。 在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流ID，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS管的栅源电压Vgs，并将主回路电位器RP左旋到底，使Vgs=0。 将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。 读取6—7组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表—6。 表—6 ID（mA） 1 Vgs（V） （2）跨导gFS测试 双极型晶体管（GTR）通常用hFE（β）表示其增益，功率MOSFET器件以跨导gFS表示其增益。 跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即gFS=△ID/△VGS。 典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和VDS=15V下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值。 根据表—6的测量数值，计算gFS。 （3）转移特性ID＝f（VGS） 栅源电压Vgs与漏极电流ID的关系曲线称为转移特性。 根据表—6的测量数值，绘出转移特性。 (4)导通电阻RDS测试 导通电阻定义为RDS=VDS/ID 将电压表接至MOS 管的“25”与“23”两端，测量UDS，其余接线同上。改变VGS 从小到大读取ID与对应的漏源电压 VDS，测量5-6组数值，填入表—7。 表—7 ID（mA） 1 VDS（V） (5)ID＝f（VSD）测试 ID＝f（VSD）系指VGS＝0时的VDS特性，它是指通过额定电流时，并联寄生二极管的正向压降。 a．在主回路的“3”端与MOS管的“23” 端之间串入安培表，主回路的“4”端与MOS管的“25”端相连，在MOS管的“23”与“25”之间接入电压表，将RP右旋转到底，读取一组ID与VSD的值。 b．将主回路的“3”端与MOS管的“23”端断开，在主回路“1”端与MOS管的“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取另一组ID与VSD的值。 c．将“1”端与“23”端断开，在在主回路“2”端与“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取第三组ID与VSD的值。 2．快速光耦6N137输入、输出延时时间的测试 将MOSFET单元的输入“1”与“4”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再将MOSFET单元的“2”与“3”、“9”与“4”相连，用双踪示波器观察输入波形（“1”与“4”）及输出波形（“5”与“9”之间），记录开门时间ton、关门时间toff。 ton= ，toff= 3．驱动电路的输入、输出延时时间测试 在上述接线基础上，再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”、“11”与“12”、“13”、“14”与“16”相连，用示波器观察输入“1”与“4”及驱动电路输出“18”与“9”之间波形，记录延时时间toff。 4．电阻负载时MOSFET开关特性测试 （1）无并联缓冲时的开关特性测试 在上述接线基础上，将MOSFET单元的“9”与“4”连线断开，再将“20”与“24”、“22”与“23”、“21”与“9”以及主回路的“1”与“4”分别和MOSFET单元的“25”与“21”相连。用示波器观察“22”与“21”以及“24”与“21”之间波形（也可观察“22”与“21”及“25”与“21”之间的波形），记录开通时间ton与存储时间ts。 ton= ，ts= （2）有并联缓冲时的开关特性测试 在上述接线基础上，再将“25”与“27”、“21”与“26”相连，测试方法同上。 5．电阻、电感负载时的开关特性测试 （1）有并联缓冲时的开关特性测