功率场效应管MOSFET特性与驱动电路研究.docx

1、功率场效应管MOSFET特性与驱动电路研究专业： 电子信息工程 姓名： 学号： 日期： 2011年 地点： 教二 实验报告课程名称： 电力电子器件 指导老师： 陈辉明 成绩： 实验名称： 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验一 功率场效应管（MOSFET）特性与驱动电路研究一、实验目的和要求1、熟悉 MOSFET 主要参数的测量方法。2、掌握 MOSFET 对驱动电路的要求。3、掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法。4、对 MOS

2、FET 主要参数、开关特性、使用方法进行研究。二、实验内容和原理实验原理：见电力电子器件实验指导书（汤建新编著）17 页至26 页“功率场效应管特性与驱动电路研究”中“二.实验线路及原理”。实验内容：1、MOSFET 静态特性及其主要参数测试（1） 开启阀值电压VGS(th)测试（2） 跨导gm 测试（3） 转移特性测量（4） 输出特性测量（5） 导通电阻Ron 的测量1. 驱动电路研究（1） 光耦合与磁耦合对输入信号的影响比较（2） 驱动电路的输入、输出延迟时间的测量2. 动态特性测试（1） 电阻负载MOSFET 开关特性测试（2） 电阻电感性质负载时，MOSFET 开关特性测试（3） RC

3、D 缓冲电路对MOSFET 开关特性及VDS 波形的影响测试（4） 栅极反压电路对MOSFET 开关特性的影响测试（5） 不同栅极电阻对MOSFET 开关特性的影响测试三、主要仪器设备1、DSX 01 电源控制屏2、DDS 16“电力电子自关断器件特性与驱动电路”实验挂箱3、DT 10“直流电压电流表实验挂箱”4、数字示波器等四、实验数据记录处理与结果分析1、MOSFET 静特性及主要参数测试1.1 开启阀电压 Vgs(th)测试Id/mAVgs/V02.650.262.71812.822.232.917.373.01221.83.159.13.16176.53.272453.297343.3

4、610483.413703.44因此，开启电压测量为：VGS (th)=2.85V1.2 跨导 gm 测量根据公式计算跨导如下表：VgsGm2.655.22.76.1666672.8213.666672.9150.392163.012163.97733.1621.66673.161067.2733.2734253.296985.7141.3 转移特性测量转移特性曲线如下：1.4 输出特性测量(1) 正向输出特性曲线测量 选择 Vgs=3V Vgs=3.3V Vgs=3.6V 时测量VDSIDVDSIDVDSID0.298.210.2521.40.24423.60.468.740.5347.80

5、.5456.40.689.040.7868.6198.71.769.590.9886.81.5146.32.69.811.16101.72.021954.210.111.5124.63.022896.4810.431.83137.543749.1910.82.25146.85.148210.5110.963.35157.76.2358711.0411.045.91174.98.9283412.9711.318.05190.410.4297313.9311.4610.8221312.5115515.8711.7412.6623714.58122717.1111.8214.432611812651

6、8.2111.9215.0627919.2712.119.0137220.48499 (2) 反向输出特性曲线测量测量结果如下：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、驱动电路研究 2.1 光耦合与磁耦合对输入信号的影响比

7、较 将光耦的两端共地，把555 产生的PWM 斩波信号接入光耦的IN，用示波器同时观察输入IN 信号和输出OUT 信号，波形如下：1 通道为输入，2 通道为输出，可知相位反向。测量延时时间，仔细观察跳变时的波形：根据延时时间的定义，手动在图中读取得，延时时间trr= 500ns将磁耦的两端共地，把555 产生的PWM 斩波信号接入磁耦的IN，用示波器同时观察输入IN 信号和输出OUT 信号，波形如下：由波形可以看出，在磁耦时，波形畸变非常严重，相位同相。仔细观察跳变波形，测量延时时间，波形如下：根据延时时间的定义，可以读出，延时时间 trr=200ns由此可见，磁耦的信号延时比光耦的信号延时小

8、。2.2 驱动电路的输入、输出延时时间的测量用示波器观察输入输出电路，波形如下：测量输入输出延时时间，将波形放大，观察如下波形：根据延时时间的定义，可以从图中读出，延时时间trr =360us3、动态特性测试3.1 电阻负载 MOSFET 开关特性测试用示波器观察MOSFET 的Vgs 和Vds 波形，其开通关断时间图像如下由上图可知管段时间t1=1.34us 下图可知关断时间约为t2=1.4us将以上开关特性归一画图得如下3.5 不同栅极电阻对 MOSFET 开关特性的影响测试 测试在不同的栅极电阻是，对GS V 和DS V 波形的影响和对开关时间的影响。 (1)R=RG1由图可知开通时间约

9、为t=1.0us (2)R=RG2由图可知关断时间t=1.920us (3)R=RG3 由图可知关断时间t=4.120us故随着栅极电阻的减小开关时间逐渐变大五、 心得体会1、由于实验环境中的电压源存在过流保护，在测量 MOSFET 输入输出特性时，只能检测到工作与线性区和三极管区的特性曲线。当输出到达饱和区时，电压源显示过流，因此无法测量。2、实验中由于器件工作在开关状态，而且是功率器件，因此在测量时温升都较大。由于半导体器件对温度敏感，因此温升会对实验结果造成一定的误差。3、由于开关时间的数量级都在几百纳秒或者几个微秒，在示波器上使用光标读数时难免有困难，而且误差很大。因此采用了波形拍照，在波形上测量格数的方法读取开关时间，这样可以减小误差。4、在处理实验结果时，已经做到尽可能精确，但还是存在一定的误差，这与器件的非理想特性和实验台接线时产生的其他因素影响有关，可以认为是系统误差，在实验中不能消除。