功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性與驅(qū)動電路研究.docx

專業(yè)： 電子信息工程 姓名： 學(xué)號： 日期： 2011年 地點： 教二 實驗報告課程名稱： 電力電子器件 指導(dǎo)老師： 陳輝明 成績： 實驗名稱： 實驗類型： 同組學(xué)生姓名： 一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、實驗?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得實驗一 功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性與驅(qū)動電路研究一、實驗?zāi)康暮鸵?、熟悉 MOSFET 主要參數(shù)的測量方法。2、掌握 MOSFET 對驅(qū)動電路的要求。3、掌握一個實用驅(qū)動電路的工作原理和調(diào)試方法。4、對 MOSFET 主要參數(shù)、開關(guān)特性、使用方法進行研究。二、實驗內(nèi)容和原理實驗原理：見電力電子器件實驗指導(dǎo)書（湯建新編著）17 頁至26 頁“功率場效應(yīng)管特性與驅(qū)動電路研究”中“二.實驗線路及原理”。實驗內(nèi)容：1、MOSFET 靜態(tài)特性及其主要參數(shù)測試（1） 開啟閥值電壓VGS(th)測試（2） 跨導(dǎo)gm 測試（3） 轉(zhuǎn)移特性測量（4） 輸出特性測量（5） 導(dǎo)通電阻Ron 的測量1. 驅(qū)動電路研究（1） 光耦合與磁耦合對輸入信號的影響比較（2） 驅(qū)動電路的輸入、輸出延遲時間的測量2. 動態(tài)特性測試（1） 電阻負載MOSFET 開關(guān)特性測試（2） 電阻電感性質(zhì)負載時，MOSFET 開關(guān)特性測試（3） RCD 緩沖電路對MOSFET 開關(guān)特性及VDS 波形的影響測試（4） 柵極反壓電路對MOSFET 開關(guān)特性的影響測試（5） 不同柵極電阻對MOSFET 開關(guān)特性的影響測試三、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)動電路”實驗掛箱3、DT 10“直流電壓電流表實驗掛箱”4、數(shù)字示波器等四、實驗數(shù)據(jù)記錄處理與結(jié)果分析1、MOSFET 靜特性及主要參數(shù)測試1.1 開啟閥電壓 Vgs(th)測試Id/mAVgs/V02.650.262.71812.822.232.917.373.01221.83.159.13.16176.53.272453.297343.3610483.413703.44因此，開啟電壓測量為：VGS (th)=2.85V1.2 跨導(dǎo) gm 測量根據(jù)公式計算跨導(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)移特性測量轉(zhuǎn)移特性曲線如下：1.4 輸出特性測量(1) 正向輸出特性曲線測量 選擇 Vgs=3V Vgs=3.3V Vgs=3.6V 時測量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) 反向輸出特性曲線測量測量結(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)動電路研究 2.1 光耦合與磁耦合對輸入信號的影響比較 將光耦的兩端共地，把555 產(chǎn)生的PWM 斬波信號接入光耦的IN，用示波器同時觀察輸入IN 信號和輸出OUT 信號，波形如下：1 通道為輸入，2 通道為輸出，可知相位反向。測量延時時間，仔細觀察跳變時的波形：根據(jù)延時時間的定義，手動在圖中讀取得，延時時間trr= 500ns將磁耦的兩端共地，把555 產(chǎn)生的PWM 斬波信號接入磁耦的IN，用示波器同時觀察輸入IN 信號和輸出OUT 信號，波形如下：由波形可以看出，在磁耦時，波形畸變非常嚴重，相位同相。仔細觀察跳變波形，測量延時時間，波形如下：根據(jù)延時時間的定義，可以讀出，延時時間 trr=200ns由此可見，磁耦的信號延時比光耦的信號延時小。2.2 驅(qū)動電路的輸入、輸出延時時間的測量用示波器觀察輸入輸出電路，波形如下：測量輸入輸出延時時間，將波形放大，觀察如下波形：根據(jù)延時時間的定義，可以從圖中讀出，延時時間trr =360us3、動態(tài)特性測試3.1 電阻負載 MOSFET 開關(guān)特性測試用示波器觀察MOSFET 的Vgs 和Vds 波形，其開通關(guān)斷時間圖像如下由上圖可知管段時間t1=1.34us 下圖可知關(guān)斷時間約為t2=1.4us將以上開關(guān)特性歸一畫圖得如下3.5 不同柵極電阻對 MOSFET 開關(guān)特性的影響測試 測試在不同的柵極電阻是，對GS V 和DS V 波形的影響和對開關(guān)時間的影響。 (1)R=RG1由圖可知開通時間約為t=1.0us (2)R=RG2由圖可知關(guān)斷時間t=1.920us (3)R=RG3 由圖可知關(guān)斷時間t=4.120us故隨著柵極電阻的減小開關(guān)時間逐漸變大五、 心得體會1、由于實驗環(huán)境中的電壓源存在過流保護，在測量 MOSFET 輸入輸出特性時，只能檢測到工作與線性區(qū)和三極管區(qū)的特性曲線。當輸出到達飽和區(qū)時，電壓源顯示過流，因此無法測量。2、實驗中由于器件工作在開關(guān)狀態(tài)，而且是功率器件，因此在測量時溫升都較大。由于半導(dǎo)體器件對溫度敏感，因此溫升會對實驗結(jié)果造成一定的誤差。3、由于開關(guān)時間的數(shù)量級都在幾百納秒或者幾個微秒，在示波