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2—7。
表2—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
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（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。
七．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？
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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．NMCL-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（自备） 3．毫安表 4．电压表 5．电流表
6．教学实验台主控制屏
四．实验线路
见图2—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）。
读取6—7组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表2—8。 表2—8 1 ID（mA） Vgs（V） （2）跨导gFS测试
在主回路的“2”端与IGBT的“18”端串入安培表，将RP左旋到底，其余接线同上。 将RP逐渐向右旋转，读取ID与对应的VGS值，测量5-6组数据，填入表2—9。 表2—9 ID（mA） Vgs（V） 1 38
（3）导通电阻RDS测试
将电压表接入“18”与“17”两端，其余同上，从小到大改变VGS，读取ID与对应的漏源电压VDS，测量5-6组数据，填入表2—10。
表2—10 ID（mA） Vgs（V） 2．EXB840性能测试 （1）输入输出延时时间测试
IGBT部分的“1”与“13”分别与PWM波形发生部分的“1”与“2”相连，再将IGBT部分的“10”与“13”、与门输入“2”与“1”相连，用示波器观察输入“1”与“13”及EXB840输出“12”与“13”之间波形，记录开通与关断延时时间。
1 ton= ，toff=
（2）保护输出部分光耦延时时间测试
将IGBT部分“10”与“13”的连线断开，并将“6”与“7”相连。用示波器观察“8”与“13”及“4”与“13” 之间波形，记录延时时间。
（3）过流慢速关断时间测试
接线同上，用示波器观察“1”与“13”及“12”与“13”之间波形，记录慢速关断时间。 （4）关断时的负栅压测试
断开“10”与“13”的相连，其余接线同上，用示波器观察“12”与“17”之间波形，记录关断时的负栅压值。
（5）过流阀值电压测试
断开“10”与“13”，“2”与“1”的相连，分别连接“2”与“3”，“4”与“5”，“6”与“7”，将主回路的“3”与“4”分别和“10”与“17”相连，即按照以下表格的说明连线。 IGBT：17 IGBT：10 IGBT：4 IGBT：6 主回路：4 主回路：3 IGBT：5 IGBT：7
RP左旋到底，用示波器观察“12”与“17”之间波形，将RP逐渐向右旋转，边旋转边监视波形，一旦该波形消失时即停止旋转，测出主回路“3”与“4”之间电压值，该值即为过流保护阀值电压值。
（6）4端外接电容器C1功能测试——供教师研究用
EXB840使用手册中说明该电容器的作用是防止过流保护电路误动作（绝大部分场合不需要电容器）。
a．C1不接，测量“8”与“13”之间波形。
IGBT：2 IGBT：3 IGBT：12 IGBT：14 39
IGBT+5V通1S1R31524C19101112S2+18V1819断断R1R271466通&4VD1EXB8403+R4R5142过流3复位VD2R7+5V&5+91351+主电路+5V断1R1L1R22313VD1R3417C2&2015R616PWM波形发生R1 84S1S通V+断通RPR2762通S255515R32RPC1C2断图2-3 IGBT实验电路b．“9”与“13”相连时，测量“8”与“13” 之间波形，并与上述波形相比较。 3．开关特性测试
（1）电阻负载时开关特性测试
将“1”与“13”分别与波形发生器“1”与“2”相连，“4”与“5”，“6”与“7”，?2“与”3“，“12”与“14”，“10”与“18”， “17”与“16”相连，主回路的“1”与“4”分别和IGBT部分的“18”与“15”相连。即按照以下表格的说明连线。
IGBT：1 IGBT：13 IGBT：4 IGBT：6 IGBT：2 IGBT：12 PWM：1 PWM：2 IGBT：5 IGBT：7 IGBT：3 IGBT：14 IGBT：17 IGBT：10 IGBT：15 IGBT：18 IGBT：16 IGBT：18 主回路：4 主回路：1
用示波器分别观察“8”与“15”及“14”与“15”的波形，记录开通延迟时间。 （2）电阻，电感负载时开关特性测试
将主回路“1”与“18”的连线断开，再将主回路“2”与“18”相连，用示波器分别观察“8”与“15”及“16”
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