由于电力MOSFET存在输入电容Cin,因而υp的前沿到达时，Cin有充电过程，栅极电压υGS呈指数曲线上升，如图3-14所示，当υGS上升到开启电压υT时，漏极电流iD开始出现，定义从υp前沿到iD出现时刻这段时间为开通延迟时间td(on)。此后，iD随υGS的上升而上升。定义栅极电压υGS从开启电压υT上升到电力MOSFET进人非饱和区时的栅极电压υGSP这段时间为上升时间tr，漏极电流iD也达到稳态值，其值由漏极电源电压υE和漏极负载电阻RL决定，υGSP的大小和iD的稳态值有关，直到υGS升到稳态值，但iD不再变化。电力MOSFET的开通时间ton为开通延迟时间td(on)与上升时间tr之和，即ton=td(on)+tro
当υp下降到零时，栅极输入电容Cin通过Rs和RG放电，υGS按值数曲线下降，降到ΥGSP时，iD开始减小，这段时间定义为关断延迟时间td(off)。接着，Cin继续放电，栅极电压υGS从υGSP值继续下降，iD减小，到υGS 综上所述，电力MOSFET的开关速度和Cin的充放电速度有很大的关系，故降低栅极信号源电路的内阻Rs，可以提高开关速度。电力MOSFET的开关时间一般在10～100ns之间。 286．电力场效应晶体管有哪些主要参数? 答：除前面提到的跨导Gfs、开启电压VT、开通时间ton、关断时间toff之外，还有： (1)漏极电压υGS为标称电力MOSFET电压定额的参数。 (2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM这是标称电力MOSFET电流定额的参数。 (3)栅源电压υGS栅源之间的绝缘层很薄，ⅠυGSⅠ>20V时将会击穿绝缘层。 (4)极间电容 电力MOSFET三个电极之间分别存在着极间电容CGS、CGD和CDS，一般生产厂提供的是漏源极短路时的输入电容ciss即前面提到的Cin、共源极输出电容Coss和反馈电容Crss它们之间的关系是 Ciss=CGS+CGD Coss=CDS+CGD Crss=CGD (5)电压上升率dυ／dt耐量 它有三种不同形式，即静态dυ／dt、动态dυ／dt和二极管恢复期dυ／dt。 287．绝缘栅双极型晶体管具有怎样的结构和工作原理? 答：绝缘栅双极型晶体管(Insulated-Gate Bipolarnansistor-IGBT)通常称为Bi-MOS器件，它综合了GTR和电力MOSFET的优点，因而具有良好的性能。 图3-15给出了IGBT的结构图、等效电路和图形符号。由图可知，IGBT是在电力MOSFET的基础上，增加了一个P+层发射极，形成PN结JI由此引出集电极，而栅极G和发射极E则与电力MOSFET的栅极和源极相似。IGBT相当于一个由电力MOSFET驱动的具有厚基区的GTR，其等效电路图如图3-15b所示，图中，Rdr是厚基区GTR内的调制电阻。从等效电路可以看出，lGBT是以GTR为主导器件，电力MOSFET为驱动器件的达林顿结构器件，这种结构叫N沟道IGBT，它由PNP型晶体管和N沟道电力MOSFET组合而成，图形符号如图3-15c所示，P沟道IGBT的符号仅将箭头方向反向即可。 IGT的开通与关断是由栅极和发射极间的电压VGE控制的。当VGE为正且大于开启电压时，电力MOSFET内沟道形成，为PNP型晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通，此时从P+区注入到N-区的空穴(少数载流子)对N-区进行电导调制，减少N-区的电阻Rdr，使耐高压的IGBT具有低的通态压降。当栅极与发射圾之间施加反向电压或不加电压时，电力MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，则IGBT关断。 288．绝缘栅双极型晶体管具有怎样的静态特性? 答：IGBT的静态特性主要有转移特性和输出特性，后者也叫伏安特性，如图3-16所示。 (1)转移特性 它描述的是集电极电流ic与栅一射极电压υGE之间的关系，和电力MOSFIET的转移特性相似，如图3-16a所示。开启电压VGE(th)是IGBT能实现电导调制而开通的最低栅-射极电压。 (2)输出特性它描述的是以栅-射极电压为控制变量，集电极电流ic与集一射极电压υCE之间的关系，它与GTR的输出特性类似，不同的是控制变量，IGBT的控制变量为栅一射极电压υGE，而GTR的控制变量为基极电流iBo IGBT的输出特性分三个区域，如图3-16b所示，与GTR的截止区、放大区和饱和区相对应。当υGE<0时，IGBT为反向阻断状态。在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，在正向阻断区和饱和区之间转换。 289．绝缘栅双极型晶体管具有怎样的动特性? 答：它包括开通过程和关断过程，如图3-17所示。 (1)开通过程 IGBT是由PNP晶体管和电力MOSFET组成的达林顿结构，在开通过程中，大部分时间是以电力MOSFET来运行的，所以它的开通过程与电力MOSFET相似。如图所示，从栅-射极电压前沿上升到其幅值的10％的时刻起，到集电极电流上升到其最大值ICM的10％的时刻止，这段时间为开通延迟时间td(on)，而从最大值ICM的10％上升到90％所需的时间为电流上升时间tr，定义开通时间ton为td(on)与tr之和。IGBT开通后，集一射极电压的下降过程分为两个阶段tfv1和tfv2。前者是电力MOSFET单独作用时的电压下降过程，后者为电力MOSFET和PNP晶体管同时作用时的电压下降过程，在tfv2段结束时刻，IGBT才完全进入饱和状态。 (2)关断过程从栅-射极电压后沿下降到其幅值的90％的时刻起，到集电极电流下降到最大值ICM的90％的时刻止，此段时间定义为关断延迟时间td(0ff)，集电极电流从ICM的90％下降到10％这段时问为电流下降时间tf，关断时间toff为td(off)与tf之和。tf分为两个阶段，即tfi1和tfu2，前者对应于IGBT内部MOSFET的关断过程，时间较短；后者对应于IGBT内部PNP晶体管的关断过程，时间较长，会产生较大的关断损耗。 290．绝缘栅双极型晶体管有哪些主要参数? 答：除前面提及的参数之外，还有： (1)最大集一射极电压VCES它是由IGBT内部PNP晶体管所能承受的击穿电压所决定的。 (2)最大集电极电流包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。 (3)最大集电极功耗PCM指在正常工作温度下，允许的最大耗散功率。