1. Wprowadzenie.

Tranzystory IGBT są jednym z najnowszych osiągnięć technologii produkcji elementów półprzewodnikowych. są one niejako połączeniem tranzystora unipolarnego z tranzystorem bipolarnym, stąd też mają, oprócz nowych właściwości, wiele cech wspólnych z tranzystorami bipolarnymi, jak i unipolarnymi. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania oraz wyznaczenie charakterystyk statycznych tych tranzystorów. Poza tym celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk bramkowych tyrystora i triaka przy różnej polaryzacji złączy.

2. Układy pomiarowe.

Rys.1. Schemat do wyznaczania charakterystyk statycznych tranzystora IGBT.

Rys.2. Układ do pomiaru charakterystyk bramkowych tyrysto

3. Tabele pomiarowe.

Tabela 1.

Parametry tranzystora IGBT
ICE	UCE	ICE	UCE	ICE	UCE	ICE	UCE	ICE	UCE
[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]
0.04	2	0.04	0.42	0.01	0.39	0.04	0.44	0.01	0.39
0.04	5	0.08	0.44	0.09	0.47	0.31	0.51	0.04	0.44
0.06	8	0.14	0.47	0.14	0.46	0.6	0.55	0.31	0.51
0.07	9	0.25	0.48	0.19	0.47	0.97	0.59	0.61	0.55
0.09	9.7	0.3	0.5	0.31	0.5	1.21	0.62	0.97	0.59
0.11	10.7	0.36	0.52	0.48	0.53	1.58	0.63	1.22	0.62
0.13	11.7	0.48	0.54	0.66	0.57	1.83	0.65	1.59	0.63
0.15	12.7	0.6	0.55	0.91	0.58	2.2	0.67	1.84	0.66
0.18	13.8	0.78	0.57	1.21	0.62	2.8	0.71	2.2	0.67
0.2	14.8	0.96	0.59	1.46	0.63	3.4	0.74	2.4	0.68
0.22	15	1.2	0.62	1.64	0.64	4	0.77	2.8	0.71
0.25	15.8	1.57	0.64	2.14	0.67	5.2	0.83	3.4	0.74
0.27	16.8	1.82	0.67	2.8	0.72	7.1	0.88	4	0.77
0.29	18.2	2.01	0.68	3.4	0.74	8.3	0.92	4.6	0.8
0.32	19.2	2.1	0.69	4	0.78	9.6	0.95	5.3	0.82
0.34	20.2	3.4	0.77	5.2	0.83	10.8	0.98	6.5	0.87
0.37	21.2	5.2	0.86	7	0.89	12	1.01	7.7	0.9
0.39	22	6.4	0.9	8.9	0.94	13.9	1.06	9	0.93
0.42	23	7.7	0.94	10.8	0.99	15.8	1.1	10.2	0.96
0.44	24.2	8.9	0.98	13.2	1.06	17.7	1.14	11.5	0.98
0.47	25.2	10.1	1.03	14.5	1.09			13.8	1.05
0.5	26.2	12	1.1	16.4	1.13			15.8	1.09
0.53	27.2	14.5	1.17	17.6	1.16			17.7	1.13
0.55	28.2	16.3	1.24
		17.6	1.28
UGE=6V		UGE=8V		UGE=10V		UGE=12V		UGE=15V

Tabela 2.

Dioda zwrotna
U	I
[V]	[A]
0.24	0.52
0.35	0.54
0.59	0.58
0.95	0.62
2.1	0.71
4	0.8
5.2	0.84
7.7	0.9
9.6	0.94
11.5	0.97

Tabela 3.

Charakterystyki statyczne
Tyrystor				Triak
przewodzenie		zaporowo		przewodzenie		zaporowo
IG	UG	IG	UG	IG	UG	IG	UG
[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]
0.03	0.74	0.03	0.63	0.04	1.62	0.08	3.6
0.05	1.1	0.06	1.34	0.09	1.41	0.11	4.7
0.08	1.42	0.08	1.7	0.11	1.41	0.13	5.5
0.11	1.53	0.1	2.13	0.13	1.41	0.15	6.4
0.14	1.7	0.13	2.9	0.16	1.41	0.2	8.3
0.17	1.75	0.15	3.22	0.18	1.41	0.22	9.5
0.19	1.8	0.2	4.3	0.23	1.41	0.25	10.7
0.2	1.85	0.22	4.8	0.25	1.45
0.25	1.9	0.25	5.2	0.27	1.46
0.27	1.91			0.3	1.48
0.3	1.93			0.35	1.5
0.35	2			0.38	1.5
0.4	2.02			0.43	1.51
0.45	2.08			0.5	1.53
0.5	2.11

4. Charakterystyki.

5. Uwagi i wnioski.

Pierwszym wykonanym przez nas ćwiczeniem było zdjęcie charakterystyki statycznej tranzystora IGBT. Pomiarów dokonaliśmy w układzie przedstawionym na rys.1. Na charakterystyce wyjściowej tranzystora IGBT można zaobserwować, że im napięcie UGE jest większe tym spadek napięcia UCE jest mniejszy. Dzieje się tak dlatego, że dla małego napięcia UGE tranzystor MOSFET stanowi dość dużą rezystancję włączoną między kolektor-emiter tranzystora p-n-p przez co tranzystor ten jest gorzej wysterowany, a tym samym jego rezystancja RCE większa (stąd duży spadek napięcia UCE). Przy wzroście napięcia UGE maleje rezystancja tranzystora MOSFET, coraz mniejsza rezystancja jest włączona między kolektor-emiter, tranzystor p-n-p jest lepiej wysterowany, a tym samym RCE jest bliższe rezystancji RCESAT (spadek napięcia UCE jest mały).

Kolejne ćwiczenie polegało na tym, że ustawiliśmy napięcie bramki, przy którym prąd kolektora wynosił ok. 3A, odłączyliśmy wyprowadzenie bramki i obserwowaliśmy prąd kolektora przez pewien czas. Po czym zwarliśmy wyprowadzenie bramki z emiterem, łącząc zworę najpierw do emitera a następnie do bramki. Zaobserwowaliśmy, że pomimo rozwartego obwodu bramki prąd kolektora płynął przez pewien czas. Jest to charakterystyczne dla tranzystorów sterowanych napięciowa. Prąd kolektora płynął nadal, ponieważ przy dość dużej pojemności wejściowej napięcie na tej pojemności nie maleje od razu do zera po rozwarciu obwodu bramki, tylko według stałej czasowej, co w konsekwencji prowadzi do tego, że wartość napięcia UGE dopiero po pewnym czasie spadnie poniżej wartości, przy której MOSFET jest załączony.

Wyznaczona przez nas charakterystyka diody zwrotnej tranzystora IGBT ma kształt taki sam jak dla zwykłej diody prostowniczej. Dioda zwrotna jest stosowana jako dioda rozładowcza umożliwiająca szybsze wyłączenie tranzystora IGBT.

Pomiarów do wyznaczenia charakterystyk bramkowych dokonaliśmy w układzie z rys.2. Obserwacje charakterystyk bramkowych tyrystora i triaka pozwalają zauważyć, że dla złącza p-n spolaryzowanego w kierunku przewodzenia jego rezystancja jest mała przez co prąd jest duży, a napięcie UG małe. Dla złącza spolaryzowanego w kierunku zaporowym jego rezystancja jest duża zatem prąd będzie mały, a napięcie UG duże.

---