IGBT的幾大檢測方法

IGBT有三個電極，分別稱為柵極G(也叫控制極或門極)、集電極C(亦稱漏極)及發(fā)射極E(也稱源極)

一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別

（1）用測電阻法判別結(jié)型場效應(yīng)管的電極
根據(jù)場效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場效應(yīng)管的三個電極。具體方法：將萬用表撥在R×1k檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極D和源極S。因為對結(jié)型場效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極G。也可以將萬用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個電極，測其電阻值。當出現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相等時，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，說明是PN結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是N溝道場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測出的電阻值均很小，說明是正向PN結(jié)，即是正向電阻，判定為P溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若不出現(xiàn)上述情況，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進行測試，直到判別出柵極為止。

（2）用測電阻法判別場效應(yīng)管的好壞
測電阻法是用萬用表測量場效應(yīng)管的源極與漏極、柵極與源極、柵極與漏極、柵極G1與柵極G2之間的電阻值同場效應(yīng)管手冊標明的電阻值是否相符去判別管的好壞。具體方法：首先將萬用表置于R×10或R×100檔，測量源極S與漏極D之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范圍（在手冊中可知，各種不同型號的管，其電阻值是各不相同的），如果測得阻值大于正常值，可能是由于內(nèi)部接觸不良；如果測得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表置于R×10k檔，再測柵極G1與G2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當測得其各項電阻值均為無窮大，則說明管是正常的；若測得上述各阻值太小或為通路，則說明管是壞的。要注意，若兩個柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進行檢測。

（3）用感應(yīng)信號輸人法估測場效應(yīng)管的放大能力
具體方法：用萬用表電阻的R×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓，此時表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結(jié)型場效應(yīng)管的柵極G，將人體的感應(yīng)電壓信號加到柵極上。這樣，由于管的放大作用，漏源電壓VDS和漏極電流Ib都要發(fā)生變化，也就是漏源極間電阻發(fā)生了變化，由此可以觀察到表針有較大幅度的擺動。如果手捏柵極表針擺動較小，說明管的放大能力較差；表針擺動較大，表明管的放大能力大；若表針不動，說明管是壞的。

根據(jù)上述方法，我們用萬用表的R×100檔，測結(jié)型場效應(yīng)管3DJ2F。先將管的G極開路，測得漏源電阻RDS為600Ω，用手捏住G極后，表針向左擺動，指示的電阻RDS為12kΩ，表針擺動的幅度較大，說明該管是好的，并有較大的放大能力。

運用這種方法時要說明幾點：首先，在測試場效應(yīng)管用手捏住柵極時，萬用表針可能向右擺動（電阻值減?。部赡芟蜃髷[動（電阻值增加）。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時的工作點可能不同（或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū)）所致，試驗表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動；少數(shù)管的RDS減小，使表針向右擺動。但無論表針擺動方向如何，只要表針擺動幅度較大，就說明管有較大的放大能力。第二，此方法對MOS場效應(yīng)管也適用。但要注意，MOS場效應(yīng)管的輸人電阻高，柵極G允許的感應(yīng)電壓不應(yīng)過高，所以不要直接用手去捏柵極，必須用于握螺絲刀的絕緣柄，用金屬桿去碰觸柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測量完畢，應(yīng)當G-S極間短路一下。這是因為G-S結(jié)電容上會充有少量電荷，建立起VGS電壓，造成再進行測量時表針可能不動，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。

（4）用測電阻法判別無標志的場效應(yīng)管
首先用測量電阻的方法找出兩個有電阻值的管腳，也就是源極S和漏極D，余下兩個腳為第一柵極G1和第二柵極G2。把先用兩表筆測的源極S與漏極D之間的電阻值記下來，對調(diào)表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來，兩次測得阻值較大的一次，黑表筆所接的電極為漏極D；紅表筆所接的為源極S。用這種方法判別出來的S、D極，還可以用估測其管的放大能力的方法進行驗證，即放大能力大的黑表筆所接的是D極；紅表筆所接地是8極，兩種方法檢測結(jié)果均應(yīng)一樣。當確定了漏極D、源極S的位置后，按D、S的對應(yīng)位置裝人電路，一般G1、G2也會依次對準位置，這就確定了兩個柵極G1、G2的位置，從而就確定了D、S、G1、G2管腳的順序。

（5）用測反向電阻值的變化判斷跨導的大小
對VMOSN溝道增強型場效應(yīng)管測量跨導性能時，可用紅表筆接源極S、黑表筆接漏極D，這就相當于在源、漏極之間加了一個反向電壓。此時柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬用表的歐姆檔選在R×10kΩ的高阻檔，此時表內(nèi)電壓較高。當用手接觸柵極G時，會發(fā)現(xiàn)管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說明管的跨導值越高；如果被測管的跨導很小，用此法測時，反向阻值變化不大。

二、場效應(yīng)管的使用注意事項

（1）為了安全使用場效應(yīng)管，在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。
（2）各類型場效應(yīng)管在使用時，都要嚴格按要求的偏置接人電路中，要遵守場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(yīng)管柵源漏之間是PN結(jié)，N溝道管柵極不能加正偏壓；P溝道管柵極不能加負偏壓，等等。
（3）MOS場效應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運輸、貯藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保存時最好放在金屬盒內(nèi)，同時也要注意管的防潮。
（4）為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地；管腳在焊接時，先焊源極；在連入電路之前，管的全部引線端保持互相短接狀態(tài)，焊接完后才把短接材料去掉；從元器件架上取下管時，應(yīng)以適當?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等；當然，如果能采用先進的氣熱型電烙鐵，焊接場效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全；在未關(guān)斷電源時，絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應(yīng)管時必須注意。
（5）在安裝場效應(yīng)管時，注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件；為了防管件振動，有必要將管殼體緊固起來；管腳引線在彎曲時，應(yīng)當大于根部尺寸5毫米處進行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。
對于功率型場效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因為功率型場效應(yīng)管在高負荷條件下運用，必須設(shè)計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩(wěn)定可靠地工作。
總之，確保場效應(yīng)管安全使用，要注意的事項是多種多樣，采取的安全措施也是各種各樣，廣大的專業(yè)技術(shù)人員，特別是廣大的電子愛好者，都要根據(jù)自己的實際情況出發(fā)，采取切實可行的辦法，安全有效地用好場效應(yīng)管。

三、VMOS場效應(yīng)管
VMOS場效應(yīng)管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管，其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來的高效、功率開關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高（≥108W）、驅(qū)動電流小（0.1μA左右），還具有耐壓高（最高1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導的線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達數(shù)千倍）、功率放大器、開關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。

VMOS場效應(yīng)功率管具有極高的輸入阻抗及較大的線性放大區(qū)等優(yōu)點，尤其是其具有負的電流溫度系數(shù)，即在柵-源電壓不變的情況下，導通電流會隨管溫升高而減小，故不存在由于“二次擊穿”現(xiàn)象所引起的管子損壞現(xiàn)象。因此，VMOS管的并聯(lián)得到廣泛應(yīng)用。

眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同，從圖1上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點:第一，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動，而是自重摻雜N+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因為流通截面積增大，所以能通過大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應(yīng)管。

國內(nèi)生產(chǎn)VMOS場效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產(chǎn)品有VN401、VN672、VMPT2等。

下面介紹檢測VMOS管的方法。

1．判定柵極G
將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大，則證明此腳為G極，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。

2．判定源極S、漏極D
由圖1可見，在源-漏之間有一個PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時黑表筆的是S極，紅表筆接D極。

3．測量漏-源通態(tài)電阻RDS（on）
將G-S極短路，選擇萬用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。
由于測試條件不同，測出的RDS（on）值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。

4．檢查跨導
將萬用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導愈高。
注意事項：
（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對于P溝道管，測量時應(yīng)交換表筆的位置。
（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護二極管，本檢測方法中的1、2項不再適用。
（3）目前市場上還有一種VMOS管功率模塊，專供交流電機調(diào)速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是美國Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號低頻跨導gm=2000μS。適用于高速開關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
（5）使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達到30W。
（6）多管并聯(lián)后，由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加，使放大器的高頻特性變壞，通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此，并聯(lián)復(fù)合管管子一般不超過4個，而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。

檢測絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）好壞的簡易方法

1、判斷極性
首先將萬用表撥在R×1KΩ擋，用萬用表測量時，若某一極與其它兩極阻值為
無窮大，調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（G）。其余兩極再用萬用表測量，若測得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中，則判斷紅表筆接的為集電極（C）；黑表筆接的為發(fā)射極（E）。
2、判斷好壞
將萬用表撥在R×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT的集電極（C），紅表筆接IGBT的發(fā)射極（E），此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時IGBT被觸發(fā)導通，萬用表的指針擺向阻值較小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時IGBT被阻斷，萬用表的指針回零。此時即可判斷IGBT是好的。

3、注意事項
任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT好壞時，一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋，因R×1KΩ擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測好壞時不能使IGBT導通，而無法判斷IGBT的好壞。此方法同樣也可以用于檢測功率場效應(yīng)晶體管（P-MOSFET）的好壞。變頻器、軟起動器、PLC、人機界面、低壓電器、電氣自動化工程、恒壓供水設(shè)備、音樂噴泉控制系統(tǒng)、變頻器維修等。