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公司新闻
干货IGBT的检测方法
2023-06-19IP属地 湖北43

  IGBT有三个电极,称为栅极G(也称为控制或栅极)、集电极C(也称为漏极)和发射极E(也称为源极)。

  首先,用指针式万用表鉴别场效应管。

  (1)通过测量电阻判断结型场效应管的电极。

  根据场效应晶体管PN结正向和反向电阻值不同的现象,可以区分结型场效应晶体管的三个电极。具体方法:将万用表设置为R×1k,选择两个电极,分别测量其正负电阻值。当两个电极的正负电阻值相等且为几千欧姆时,这两个电极分别为漏极D和源极S。因为结型场效应晶体管的漏极和源极是可以互换的,所以剩下的电极一定是栅极g,你也可以将万用表的黑色触针(红色触针也可以)随意接触到一个电极,另一个触针依次接触另外两个电极,测量其电阻。当两次测量的电阻值大致相等时,黑色触针接触的电极是栅极, 另外两个电极分别是漏极和源极。如果两次测得的电阻值都很大,说明PN结反了,也就是两个电阻都反了,可以判断是N沟道场效应晶体管,黑触针接在栅极上;如果测两次电阻都很小,说明是正向PN结,也就是正向电阻,判断为P沟道场效应晶体管,黑探针也接在栅极上。如果没有出现上述情况,可以更换黑色和红色探针,按照上述方法进行测试,直到识别出网格为止。

  (2)通过测量电阻来判断FET的好坏。

  电阻测量方法是用万用表判断场效应晶体管的源极与漏极之间、栅极与源极之间、栅极与漏极之间、栅极G1与栅极G2之间的电阻值是否与场效应晶体管说明书上标明的电阻值一致。具体方法:首先将万用表放在R×10或R×100范围内,测量源极S和漏极D之间的电阻,通常在几十欧姆到几千欧姆的范围内(手册中已知不同型号的灯管电阻值不同)。如果测得的电阻值大于正常值,可能是内部接触不良;如果测得的电阻为无穷大,则可能是内部磁极断裂。然后将万用表放在R×10k档,测量栅极G1和G2之间,栅极和电源之间的电阻值。 以及栅极和漏极之间。当所有电阻值都为无穷大时,电子管正常。如果上述电阻值测量值太小或通道,管是坏的。需要注意的是,如果管内有两个网格断裂,可以使用元素替代法进行检测。

  (3)用感应信号输入的方法估算场效应晶体管的放大能力。

  具体方法:使用R×100量程的万用表电阻,将红色表笔接源极S,黑色表笔接漏极D,给FET加1.5V的电源电压。此时,触控笔指示的漏极和源极之间的电阻值。然后用手捏住结型场效应晶体管的栅极G,将人体的感应电压信号加到栅极上。这样由于电子管的放大作用,漏源电压VDS和漏电流Ib都会发生变化,也就是漏源之间的电阻会发生变化,从中可以观察到指针有较大的摆动。如果手捏的栅极针有轻微摆动,说明电子管的放大能力差;手的摆动幅度大,说明电子管的放大能力大;如果手不动,说明管子坏了。

  根据上述方法,我们用R×100量程的万用表测量结型场效应晶体管3DJ2F。首先打开灯管的G极,测得漏源电阻RDS为600ω。用手握住G极后,双手向左摆动,表示电阻RDS为12kΩ,说明电子管好,放大能力大。

  使用这种方法时,有几点需要说明:第一,用手捏场效应晶体管的栅极时,万用表指针可能向右摆动(电阻值减小)或向左摆动(电阻值增大)。这是因为人体感应的交流电压比较高,用电阻档测量,不同场效应晶体管的工作点可能不一样(要么工作在饱和区,要么工作在非饱和区)。测试表明,大部分晶体管的RDS增大,即双手向左摆动;少数管RDS降低,使手向右摆动。但不管表针摆动方向如何,只要表针摆动幅度大,就说明电子管有较大的放大能力。其次,这种方法也适用于MOS场效应晶体管。然而, 需要注意的是,MOS FET的输入电阻较高,栅极G的允许感应电压不能太高。所以不要直接用手捏闸门。你必须用它握住螺丝刀的绝缘柄,用金属棒触碰栅极,防止人为感应电荷直接加在栅极上,造成栅极击穿。第三,每次测量后,G-S极之间应该有短路。这是因为G-S结电容会带少量电荷,建立VGS电压,可能导致再次测量时表针不动,只能对G-S电极间的短路放电。

  (4)通过测量电阻来判断未标记的场效应晶体管。

  首先,通过测量电阻找到具有电阻值的两个管脚,即源极S和漏极D,剩下的两个管脚是栅极G1和第二栅极G2。先记下两个探针测得的源极S和漏极D之间的电阻值,然后再测探针,记下测得的电阻值。如果电阻值大两倍,则连接黑色探针的电极为漏电极D;红色唱针接在源S上,这种方法识别的S极和D极也可以通过估算电子管的放大能力来验证,即放大能力大的黑色唱针接在D极上;红色手写笔8极接地,两种方法测试结果应该是一样的。当确定漏极D和源极S的位置时,根据D和S的相应位置安装电路。通常, G1和G2将依次对齐,这决定了两个门G1和G2的位置,从而决定了D、S、G1和G2的管脚顺序。

  (5)通过测量反向电阻值的变化来判断跨导的大小。

  测量VMOSN沟道增强型FET的跨导性能时,可以将红色探针接到源极S,黑色探针接到漏极D,相当于在源极和漏极之间加了一个反向电压。这个时候栅极是开着的,管的反向电阻值很不稳定。将万用表的欧姆档选择在r×10kω的高阻档,此时表内电压为高。用手触摸栅极G时,会发现管的反向电阻值变化明显。变化越大,电子管的跨导值越高。如果被测管的跨导很小,用这种方法测量时反向电阻变化很小。

  二、使用场效应晶体管的注意事项

  (1)为了安全使用FET,在电路设计中不应超过FET的耗散功率、漏源电压、栅源电压和电流的极限值。

  (2)使用各种类型的场效应晶体管时,应严格按照要求连接到电路上,并观察场效应晶体管的偏置极性。比如结型场效应晶体管的源漏之间有PN结,N沟道晶体管的栅极不能正偏,沟道晶体管的栅极不能负偏,等等。

  (3)由于3)MOS场效应管的输入阻抗极高,在运输和储存过程中引出脚必须短路,并且要用金属屏蔽包装,防止栅极被外部感应电势击穿。特别要注意的是,MOS FET不要放在塑料盒里,存放时要放在金属盒里。同时,要注意灯管的防潮。

  (4)为了防止场效应晶体管的栅极感应击穿,要求所有的测试仪器、工作台、烙铁和线路本身必须良好接地;焊接管脚时,先焊接源极;在接入电路之前,管的所有引线端保持短路状态,焊接后去除短路材料;从部件架上取下管子时,人体应以适当的方式接地,如使用接地环;当然,如果能使用先进的气热式电烙铁,焊接场效应管更方便,保证安全;当电源未关闭时,不能将电子管插入电路或从电路中拔出。使用FET时,必须注意上述安全措施。

  (5)安装场效应管时,注意安装位置,尽量避免靠近发热元件;为了防止管件振动,需要紧固管壳;引脚引线弯曲时,应在比根部尺寸大5 mm的地方进行,以防止引脚弯曲造成漏气。

  对于功率场效应晶体管,要有良好的散热条件。由于功率场效应晶体管是在高负载下使用,所以需要设计足够的散热器,保证外壳温度不超过额定值,使器件能够长期稳定可靠地工作。

  总之,要保证场效应管的安全使用,有各种注意事项和各种安全措施。广大技术人员,特别是广大电子爱好者,应根据自己的实际情况,采取切实可行的措施,安全有效地使用场效应管。

  第三,VMOS场效应晶体管

  VMOS场效应晶体管(VMOSFET)是vMOSfet或功率场效应晶体管的简称,全称是V型槽MOS场效应晶体管。它是继MOSFET之后新开发的高效功率开关器件。它不仅继承了MOS FET的高输入阻抗(≥108W)和低驱动电流(约0.1μA),还具有高耐压(1200V)、高工作电流(1.5 A ~ 100 A)、高输出功率(1 ~ 250 W)、跨导线性好、开关速度快等优良特性。正因为它结合了电子管和功率晶体管的优点,所以广泛应用于电压放大器(电压放大可达数千倍)、功率放大器、开关电源和逆变器。

  VMOS场效应功率晶体管具有极高的输入阻抗和较大的线性放大面积的优点,尤其是其负的电流温度系数,即在栅源电压不变的情况下,传导电流会随着管温的升高而降低,因此不存在“二次击穿”现象造成的管损坏。因此,vmosfet的并联被广泛使用。

  众所周知,传统MOS场效应晶体管的栅极、源极和漏极在同一级芯片上,其工作电流基本上是水平方向流动的。另一方面,Vmosfet则不同。从图1可以看出它的两大结构特点:(1)金属栅采用V型槽结构;第二,它具有垂直导电性。由于漏极是从芯片背面引出的,所以ID不是沿着芯片水平流动,而是从自重掺杂N+区(源极S)开始,通过p沟道流入轻掺杂N-漂移区,垂直向下到达漏极D。当前方向如图中箭头所示。因为流通的截面积增加,大电流可以通过。因为栅极和芯片之间有二氧化硅绝缘层,所以还是属于绝缘栅MOS场效应晶体管。

  国内生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津第四半导体器件厂、杭州电子管厂等。典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。

  下面描述了检测vmosfet的方法。

  1.确定网格g。

  将万用表设在R×1k档,分别测量三个引脚之间的电阻。如果发现一个管脚和它的两个管脚的电阻都是无穷大,交换探针后还是无穷大,证明这个管脚是G极,因为它和另外两个管脚绝缘。

  2.确定源极S和漏极d。

  从图1可以看出,源极和漏极之间有一个PN结,所以可以根据PN结正反向电阻的不同来识别S极和D极。换笔测两次电阻,阻值较低的(一般几千欧姆到一万欧姆)为正向电阻。此时黑色手写笔为S极,红色手写笔接D极。

  3.测量漏源导通电阻RDS(on)

  将G-S极短路,选择万用表R×1档,黑色唱针接S极,红色唱针接D极。电阻应该在几欧姆到十欧姆以上。

  由于测试条件不同,测得的RDS(on)值高于手册中给出的典型值。比如用500万用表在R×1下测量一个IRFPC50 vmosfet,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。

  4.检查跨导

  将万用表放在R×1k(或R×100)位置,红色表笔接S极,黑色表笔接D极,用螺丝刀接触网格。指针要明显偏转,偏转越大,管道的跨导越高。

  注意事项:

  (1) vmosfet也分为N沟道管和P沟道管,但大部分产品属于N沟道管。对于P通道管,在测量过程中应交换探针的位置。

  (2)少数vmosfet在G和S之间有保护二极管,因此本检测方法中的第1项和第2项不再适用。

  (3)目前市场上还有一种vmosfet功率模块,用于交流电机调速器和逆变器。比如美国IR公司生产的IRFT001模块,内部有三个N通道和P通道管,形成三相桥式结构。

  (4)目前市场上的VNF系列(N沟道)产品为美国Supertex公司生产的超高频功率场效应晶体管,工作频率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源极小信号低频跨导gm=2000μS..适用于高速开关电路和广播通信设备。

  (5)使用vmosfet时,必须添加合适的散热器。以VNF306为例,安装140×140×4(mm)的散热器后,管道的功率才能达到30W。

  (6)多个晶体管并联后,由于极间电容和分布电容的相应增大,放大器的高频特性变差,反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。所以并联的复合管一般不超过四根,抗寄生振荡电阻串联在每根管的基极或栅极上。

  一种检测绝缘栅双极晶体管(IGBT)的简单方法

  1.判断极性

  首先将万用表设置在r×1kω档。用万用表测量时,如果一极和另一极之间的电阻为

  无穷大,换了唱针后这个极点和其他两个极点之间的电阻还是无穷大,所以判断这个极点就是栅极(G)。用万用表测量另外两个电极。如果测得的电阻为无穷大,则更换唱针后测得的电阻较小。如果测得的电阻很小,则判断红色表笔接在集电器上(C);黑色手写笔连接到发射器(E)。

  2.判断它是好是坏

  将万用表设在r×10kω,用黑色铁笔连接IGBT的集电极(C ),用红色铁笔连接IGBT的发射极(E)。此时万用表指针在零。用手指同时触摸栅极(G)和集电器(C),则IGBT被触发导通,万用表指针向电阻较小的方向摆动并能站在某一位置。然后用手指同时触摸栅极(G)和发射器(E),此时IGBT被阻断,万用表指针归零。在这个时候,可以判断IGBT是好的。

  3.预防措施

  任何指针式万用表都可以用来检测IGBT。注意判断IGBT的好坏,一定要将万用表设置在r×10kω。因为r×1kω以下的万用表内部电池电压太低,测试好坏时IGBT无法打开,无法判断IGBT好坏。这种方法也可以用来检测功率场效应晶体管(P-MOSFET)。变频器、软启动器、PLC、人机界面、低压电器、电气自动化工程、恒压供水设备、音乐喷泉控制系统、变频器维修等。