功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)特性與驅(qū)動(dòng)電路研究.docx

專(zhuān)業(yè)： 電子信息工程 姓名： 學(xué)號(hào)： 日期： 2011年 地點(diǎn)： 教二 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)： 電力電子器件 指導(dǎo)老師： 陳輝明 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型： 同組學(xué)生姓名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得實(shí)驗(yàn)一 功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）特性與驅(qū)動(dòng)電路研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、熟悉 MOSFET 主要參數(shù)的測(cè)量方法。2、掌握 MOSFET 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求。3、掌握一個(gè)實(shí)用驅(qū)動(dòng)電路的工作原理和調(diào)試方法。4、對(duì) MOSFET 主要參數(shù)、開(kāi)關(guān)特性、使用方法進(jìn)行研究。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)原理：見(jiàn)電力電子器件實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（湯建新編著）17 頁(yè)至26 頁(yè)“功率場(chǎng)效應(yīng)管特性與驅(qū)動(dòng)電路研究”中“二.實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理”。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、MOSFET 靜態(tài)特性及其主要參數(shù)測(cè)試（1） 開(kāi)啟閥值電壓VGS(th)測(cè)試（2） 跨導(dǎo)gm 測(cè)試（3） 轉(zhuǎn)移特性測(cè)量（4） 輸出特性測(cè)量（5） 導(dǎo)通電阻Ron 的測(cè)量1. 驅(qū)動(dòng)電路研究（1） 光耦合與磁耦合對(duì)輸入信號(hào)的影響比較（2） 驅(qū)動(dòng)電路的輸入、輸出延遲時(shí)間的測(cè)量2. 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試（1） 電阻負(fù)載MOSFET 開(kāi)關(guān)特性測(cè)試（2） 電阻電感性質(zhì)負(fù)載時(shí)，MOSFET 開(kāi)關(guān)特性測(cè)試（3） RCD 緩沖電路對(duì)MOSFET 開(kāi)關(guān)特性及VDS 波形的影響測(cè)試（4） 柵極反壓電路對(duì)MOSFET 開(kāi)關(guān)特性的影響測(cè)試（5） 不同柵極電阻對(duì)MOSFET 開(kāi)關(guān)特性的影響測(cè)試三、主要儀器設(shè)備1、DSX 01 電源控制屏2、DDS 16“電力電子自關(guān)斷器件特性與驅(qū)動(dòng)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱3、DT 10“直流電壓電流表實(shí)驗(yàn)掛箱”4、數(shù)字示波器等四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理與結(jié)果分析1、MOSFET 靜特性及主要參數(shù)測(cè)試1.1 開(kāi)啟閥電壓 Vgs(th)測(cè)試Id/mAVgs/V02.650.262.71812.822.232.917.373.01221.83.159.13.16176.53.272453.297343.3610483.413703.44因此，開(kāi)啟電壓測(cè)量為：VGS (th)=2.85V1.2 跨導(dǎo) gm 測(cè)量根據(jù)公式計(jì)算跨導(dǎo)如下表：VgsGm2.655.22.76.1666672.8213.666672.9150.392163.012163.97733.1621.66673.161067.2733.2734253.296985.7141.3 轉(zhuǎn)移特性測(cè)量轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)如下：1.4 輸出特性測(cè)量(1) 正向輸出特性曲線(xiàn)測(cè)量 選擇 Vgs=3V Vgs=3.3V Vgs=3.6V 時(shí)測(cè)量VDSIDVDSIDVDSID0.298.210.2521.40.24423.60.468.740.5347.80.5456.40.689.040.7868.6198.71.769.590.9886.81.5146.32.69.811.16101.72.021954.210.111.5124.63.022896.4810.431.83137.543749.1910.82.25146.85.148210.5110.963.35157.76.2358711.0411.045.91174.98.9283412.9711.318.05190.410.4297313.9311.4610.8221312.5115515.8711.7412.6623714.58122717.1111.8214.4326118126518.2111.9215.0627919.2712.119.0137220.48499 (2) 反向輸出特性曲線(xiàn)測(cè)量測(cè)量結(jié)果如下：VDSID0.24623.60.56253.40.875.11.31107.51.303125.91.52147.51.851772.07198.12.36225.72.58246.62.842733.413263.653504.224034.824615.55256.065787.056727.637278.548129.5491010.195911.35107613122215.42144717.316132、驅(qū)動(dòng)電路研究 2.1 光耦合與磁耦合對(duì)輸入信號(hào)的影響比較 將光耦的兩端共地，把555 產(chǎn)生的PWM 斬波信號(hào)接入光耦的IN，用示波器同時(shí)觀察輸入IN 信號(hào)和輸出OUT 信號(hào)，波形如下：1 通道為輸入，2 通道為輸出，可知相位反向。測(cè)量延時(shí)時(shí)間，仔細(xì)觀察跳變時(shí)的波形：根據(jù)延時(shí)時(shí)間的定義，手動(dòng)在圖中讀取得，延時(shí)時(shí)間trr= 500ns將磁耦的兩端共地，把555 產(chǎn)生的PWM 斬波信號(hào)接入磁耦的IN，用示波器同時(shí)觀察輸入IN 信號(hào)和輸出OUT 信號(hào)，波形如下：由波形可以看出，在磁耦時(shí)，波形畸變非常嚴(yán)重，相位同相。仔細(xì)觀察跳變波形，測(cè)量延時(shí)時(shí)間，波形如下：根據(jù)延時(shí)時(shí)間的定義，可以讀出，延時(shí)時(shí)間 trr=200ns由此可見(jiàn)，磁耦的信號(hào)延時(shí)比光耦的信號(hào)延時(shí)小。2.2 驅(qū)動(dòng)電路的輸入、輸出延時(shí)時(shí)間的測(cè)量用示波器觀察輸入輸出電路，波形如下：測(cè)量輸入輸出延時(shí)時(shí)間，將波形放大，觀察如下波形：根據(jù)延時(shí)時(shí)間的定義，可以從圖中讀出，延時(shí)時(shí)間trr =360us3、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試3.1 電阻負(fù)載 MOSFET 開(kāi)關(guān)特性測(cè)試用示波器觀察MOSFET 的Vgs 和Vds 波形，其開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間圖像如下由上圖可知管段時(shí)間t1=1.34us 下圖可知關(guān)斷時(shí)間約為t2=1.4us將以上開(kāi)關(guān)特性歸一畫(huà)圖得如下3.5 不同柵極電阻對(duì) MOSFET 開(kāi)關(guān)特性的影響測(cè)試 測(cè)試在不同的柵極電阻是，對(duì)GS V 和DS V 波形的影響和對(duì)開(kāi)關(guān)時(shí)間的影響。 (1)R=RG1由圖可知開(kāi)通時(shí)間約為t=1.0us (2)R=RG2由圖可知關(guān)斷時(shí)間t=1.920us (3)R=RG3 由圖可知關(guān)斷時(shí)間t=4.120us故隨著柵極電阻的減小開(kāi)關(guān)時(shí)間逐漸變大五、 心得體會(huì)1、由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的電壓源存在過(guò)流保護(hù)，在測(cè)量 MOSFET 輸入輸出特性時(shí)，只能檢測(cè)到工作與線(xiàn)性區(qū)和三極管區(qū)的特性曲線(xiàn)。當(dāng)輸出到達(dá)飽和區(qū)時(shí)，電壓源顯示過(guò)流，因此無(wú)法測(cè)量。2、實(shí)驗(yàn)中由于器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而且是功率器件，因此在測(cè)量時(shí)溫升都較大。由于半導(dǎo)體器件對(duì)溫度敏感，因此溫升會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定的誤差。3、由于開(kāi)關(guān)時(shí)間的數(shù)量級(jí)都在幾百納秒或者幾個(gè)微秒，在示波