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 2019年 地点 教二 试验报告 课程名称 电力电子器件 指导老师 陈辉明 成果 试验名称 试验类型 同组学生姓名 一、试验目的和要求（必填）二、试验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和试验步骤 五、试验数据记录和处理六、试验结果及分析（必填） 七、探讨、心得 试验一 功率场效应管（MOSFET）特性及驱动电路探讨 一、试验目的和要求 1、熟识 MOSFET 主要参数的测量方法。 2、驾驭 MOSFET 对驱动电路的要求。 3、驾驭一个好用驱动电路的工作原理和调试方法。 4、对 MOSFET 主要参数、开关特性、运用方法进行探讨。 二、试验内容和原理 试验原理 见电力电子器件试验指导书（汤建新编著）17 页至26 页“功率场效应管特性及驱动电路研 究”中“二.试验线路及原理”。 试验内容 1、MOSFET 静态特性及其主要参数测试 （1） 开启阀值电压VGSth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. 驱动电路探讨 （1） 光耦合及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） RCD 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 电源限制屏 2、DDS 16“电力电子自关断器件特性及驱动电路”试验挂箱 3、DT 10“直流电压电流表试验挂箱” 4、数字示波器等 四、试验数据记录处理及结果分析 1、MOSFET 静特性及主要参数测试 1.1 开启阀电压 Vgsth测试 Id/mA Vgs/V 0 2.65 0.26 2.718 1 2.82 2.23 2.91 7.37 3.012 21.8 3.1 59.1 3.16 176.5 3.27 245 3.29 734 3.36 1048 3.4 1370 3.44 因此，开启电压测量为 VGS th2.85V 1.2 跨导 gm 测量 依据公式计算跨导如下表 Vgs Gm 2.65 5.2 2.7 6.166667 2.82 13.66667 2.91 50.39216 3.012 163.9773 3.1 621.6667 3.16 1067.273 3.27 3425 3.29 6985.714 1.3 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 Vgs3V Vgs3.3V Vgs3.6V 时测量 VDS ID VDS ID VDS ID 0.29 8.21 0.25 21.4 0.244 23.6 0.46 8.74 0.53 47.8 0.54 56.4 0.68 9.04 0.78 68.6 1 98.7 1.76 9.59 0.98 86.8 1.5 146.3 2.6 9.81 1.16 101.7 2.02 195 4.2 10.11 1.5 124.6 3.02 289 6.48 10.43 1.83 137.5 4 374 9.19 10.8 2.25 146.8 5.1 482 10.51 10.96 3.35 157.7 6.23 587 11.04 11.04 5.91 174.9 8.92 834 12.97 11.31 8.05 190.4 10.42 973 13.93 11.46 10.82 213 12.5 1155 15.87 11.74 12.66 237 14.58 1227 17.11 11.82 14.43 261 18 1265 18.21 11.92 15.06 279 19.27 12.1 19.01 372 20.48 499 2 反向输出特性曲线测量 测量结果如下 VDS ID 0.246 23.6 0.562 53.4 0.8 75.1 1.31 107.5 1.303 125.9 1.52 147.5 1.85 177 2.07 198.1 2.36 225.7 2.58 246.6 2.84 273 3.41 326 3.65 350 4.22 403 4.82 461 5.5 525 6.06 578 7.05 672 7.63 727 8.54 812 9.54 910 10.1 959 11.35 1076 13 1222 15.42 1447 17.3 1613 2、驱动电路探讨 2.1 光耦合及磁耦合对输入信号的影响比较 将光耦的两端共地，把555 产生的PWM 斩波信号接入光耦的IN，用示波器同时视察输入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，细致视察跳变时的波形 依据延时时间的定义，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，用示波器同时视察输入IN 信号和输出OUT 信号，波形如下 由波形可以看出，在磁耦时，波形畸变特别严峻，相位同相。 细致视察跳变波形，测量延时时间，波形如下 依据延时时间的定义，可以读出，延时时间 trr200ns 由此可见，磁耦的信号延时比光耦的信号延时小。 2.2 驱动电路的输入、输出延时时间的测量 用示波器视察输入输出电路，波形如下 测量输入输出延时时间，将波形放大，视察如下波形 依据延时时间的定义，可以从图中读出，延时时间trr 360us 3、动态特性测试 3.1 电阻负载 MOSFET 开关特性测试 用示波器视察MOSFET 的