开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流ID=1mA)的最小栅源电压。 在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流ID，将主回MOSFET+5VS1R21R13VD14R49VT215VD2265812R37+-1418R9C11721+S210R5VT1111316R6R78+15V24202527VD3R1023C226+1922PWMR1 84S1+5V1R1L1R2SV+RPR276555152313VD1R32S2C1C2R324RP路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS管的栅源电压Vgs，并将主回路电位器RP左旋到底，使Vgs=0。 将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。
读取6—7组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表5—6。
表5—6 1 ID（mA） Vgs（V） （2）跨导gFS测试
双极型晶体管（GTR）通常用hFE（β）表示其增益，功率MOSFET器件以跨导gFS表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即gFS=△ID/△VGS。 典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和VDS=15V下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值。
根据表5—6的测量数值，计算gFS。 （3）转移特性ID＝f（VGS）
栅源电压Vgs与漏极电流ID的关系曲线称为转移特性。 根据表4—6的测量数值，绘出转移特性。 (4)导通电阻RDS测试 导通电阻定义为RDS=VDS/ID
将电压表接至MOS 管的“25”与“23”两端，测量UDS，其余接线同上。改变VGS 从小到大读取ID与对应的漏源电压 VDS，测量5-6组数值，填入表5—7。
表5—7 1 ID（mA） VDS（V） (5)ID＝f（VSD）测试
ID＝f（VSD）系指VGS＝0时的VDS特性，它是指通过额定电流时，并联寄生二极管的正向压降。
a．在主回路的“3”端与MOS管的“23” 端之间串入安培表，主回路的“4”端与MOS管的“25”端相连，在MOS管的“23”与“25”之间接入电压表，将RP右旋转到底，读取一组ID与VSD的值。
b．将主回路的“3”端与MOS管的“23”端断开，在主回路“1”端与MOS管的“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取另一组ID与VSD的值。
c．将“1”端与“23”端断开，在在主回路“2”端与“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取第三组ID与VSD的值。
2．快速光耦6N137输入、输出延时时间的测试
将MOSFET单元的输入“1”与“4”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再将MOSFET单元的“2”与“3”、“9”与“4”相连，用双踪示波器观察输入波形（“1”与“4”）及输出波形（“5”与“9”之间），记录开门时间ton、关门时间toff。
ton= ，toff=
3．驱动电路的输入、输出延时时间测试
在上述接线基础上，再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”、“11”与“12”、“13”、“14”与“16”相连，用示波器观察输入“1”与“4”及驱动电路输出“18”与“9”之间波形，记录延时时间toff。
4．电阻负载时MOSFET开关特性测试 （1）无并联缓冲时的开关特性测试
在上述接线基础上，将MOSFET单元的“9”与“4”连线断开，再将“20”与“24”、“22”与“23”、“21”与“9”以及主回路的“1”与“4”分别和MOSFET单元的“25”与“21”相连。用示波器观察“22”与“21”以及“24”与“21”之间波形（也可观察“22”与“21”及“25”与“21”之间的波形），记录开通时间ton与存储时间ts。
ton= ，ts=
（2）有并联缓冲时的开关特性测试
在上述接线基础上，再将“25”与“27”、“21”与“26”相连，测试方法同上。 5．电阻、电感负载时的开关特性测试 （1）有并联缓冲时的开关特性测试
将主回路“1”与MOSFET单元的“25”断开，将主回路的“2”与MOSFET单元的“25”相连，测试方法同上。
（2）无并联缓冲时的开关特性测试 将并联缓冲电路断开，测试方法同上。 6．有与没有栅极反压时的开关过程比较 （1）无反压时的开关过程
上述所测的即为无反压时的开关过程。 （2）有反压时的开关过程
将反压环节接入试验电路，即断开MOSFET单元的“9”与“21”的相连，连接“9”与“15”，“17”与“21”，其余接线不变，测试方法同上，并与无反压时的开关过程相比较。
7．不同栅极电阻时的开关特性测试 电阻、电感负载，有并联缓冲电路
（1）栅极电阻采用R6=200Ω时的开关特性。 （2）栅极电阻采用R7=470Ω时的开关特性。 （3）栅极电阻采用R8=1.2kΩ时的开关特性。 8．栅源极电容充放电电流测试
电阻负载，栅极电阻采用R6，用示波器观察R6两端波形并记录该波形的正负幅值。 9．消除高频振荡试验
当采用电阻、电感负载，无并联缓冲，栅极电阻为R6时，可能会产生较严重的高频振荡，通常可用增大栅极电阻的方法消除，当出现高频振荡时，可将栅极电阻用较大阻值的R8。
六．实验报告
1．根据所测数据，列出MOSFET主要参数的表格与曲线。 2．列出快速光耦6N137与驱动电路的延时时间与波形。
3．绘出电阻负载，电阻、电感负载，有与没有并联缓冲时的开关波形，并在图上标出ton、toff。
4．绘出有与没有栅极反压时的开关波形，并分析其对关断过程的影响。
5．绘出不同栅极电阻时的开关波形，分析栅极电阻大小对开关过程影响的物理原因。 6．绘出栅源极电容充放电电流波形，试估算出充放电电流的峰值。 7．消除高频振荡的措施与效果。 8．实验的收获、体会与改进意见。
六、思考题
1．增大栅极电阻可消除高频振荡，是否栅极电阻越大越好，为什么？请你分析一下，增大栅极电阻能消除高频振荡的原因。
2．从实验所测的数据与波形，请你说明MOSFET对驱动电路的基本要求有哪一些？你能否设计一个实用化的驱动电路。
3．从理论上说，MOSFET的开、关时间是很短的，一般为纳秒级，但实验中所测得的开、关时间却要大得多，你能否分析一下其中的原因吗？
实验四 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究
一．实验目的
1．熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。
2．掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。
二．实验内容
1．IGBT主要参数测试。 2．EXB840性能测试。 3．IGBT开关特性测试。 4．过流保护性能测试。
三．实验设备和仪器
1．MCL-07电力电子实验箱中的IGBT与PWM波形发生器部分。 2．双踪示波器。 3．毫安表 4．电压表 5．电流表
6．MCL系列教学实验台主控制屏
四．实验线路
见图5—3
五．实验方法
1．IGBT主要参数测试 （1）开启阀值电压VGS（th）测试
在主回路的“1”端与IGBT的“18”端之间串入毫安表，将主回路的“3”与“4”端分别与IGBT管的“14”与“17”端相连，再在“14”与“17”端间接入电压表，并将主回路电位器RP左旋到底。
将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。