IGBT测量

在电磁炉电路中，功率开关管是一个非常重要的功率器件，就是电磁炉的“心脏”。在实际维修过程中，功率开关管的故障率是最高的。由于功率开关管承担着电磁炉整机的功率输出，其性能的优劣及参数选择是否合适直接关系到电磁炉是否能够长期稳定工作。电磁炉正常工作时，功率开关管处于高频率的导通和截止状态。当功率开关管导通时，220V交流市电经桥式整流器整流后获得约+310V电压，经加热线圈盘、功率开关管的集电极、功率开关管的发射极、电源的负极(地)构成回路，电源以大电流给加热线圈盘充电，将电能转化为加热线圈盘中的电磁能。经过理论计算及实际测试，此时加在功率开关管上的直流电压约为250V，而当功率开关管截止时，加在其集电极与发射极之间的电压超过1100V，流过功率开关管的平均电流大约为10A(根据输出功率不同而不同)。由于电磁炉在正常工作时，功率开关管处于高频率的导通与截止状态，实际流过功率开关管的瞬时电流为20～40A。如此大的工作电流和反峰电压，什么样的开关管才可以稳定、可靠地工作呢?普通的MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)场效应晶体管，虽然其所需要的驱动电压比较低，但当其处于高反峰电压、大电流工作状态长期工作时，由于其内部导通电阻比较大，自身发热比较严重，难以长期稳定地工作；而大功率的达林顿管，虽然可以长时间在高电压、大电流状态下工作，但其所需要的驱动电流又比较大。经过研究，人们将场效应晶体管与大功率达林顿晶体管进行有机结合，并将其应用到电磁炉中，作为功率开关管使用。这种功率开关管的内部结构是：将场效应晶体管作为推动管，大功率达林顿管作为输出管。这样的组合体集两者的优点于一身，既具有场效应晶体管驱动电流小的优点，又有大功率达林顿晶体管饱和电压降小、电流密度大的优点，从而使其能够在高电压、大电流状态下长期安全、可靠地工作，并且还具有极好的开关特性。

电磁炉中的功率开关管实际就是由绝缘栅场效应晶体管和大功率达林顿晶体管复合而成，因此简称为绝缘栅双极晶体管，其英文为Insulated Gate BipolarTransistor，通常缩写为IGBT。

IGBT 电路和封装图

图中，G极为栅极，也称为门极，C为集电极，E为发射极。对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，与内部附带阻尼二极管的大功率三极管的符号相近，二极管的接法也相近，即N型的IGBT，内部附带的快恢复阻尼二极管的负端(阴极)接C极，正端(阳极)接E极；P型的IGBT，内部附带的快恢复阻尼二极管的负端接E极，正端接C极。

 一般，IGBT引脚排列顺序与常见的大功率三极管的引脚排列顺序一致，即型号标注的一面朝外，引脚向下，从左至右依次为栅极(G)、集电极(C)、发射极(E)。电磁炉中使用的IGBT多为N型。

奔腾PC18E一B 电路图

IGBT好坏的检测

大功率IGBT好坏的判断方法与场效应晶体管好坏的判断方法相同，可以用指针式万用表的10KΩ挡检测，也可以用数字万用表的二极管挡位测量PN结的正向压降判断其好坏。在检测IGBT之前，应先将其3只引脚进行短路放电，以免影响检测的准确度。具体测量方法如下。

 采用指针式万用表测量时，用指针式万用表的两支表笔分别检测G、C两极和G、E两极间的电阻，对于正常的IGBT，上述所测电阻值均应为无穷大。接着用指针式万用表的红表笔接IGBT的C极，黑表笔接E极，对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，所测得的电阻值为3～5KΩ(因万用表的型号不同，所显示的数值也会不同)，若所测得的电阻值为无穷大，则说明该IGBT的内部未附带快恢复阻尼二极管。此时可将万用表的红、黑表笔对调进行测量，即红表笔接IGBT的E极，黑表笔接IGBT的C极，所测得的电阻值也应该为无穷大。如果符合上述条件，说明所测的IGBT是好的。

 采用数字万用表测量IGBT时，与采用指针式万用表测量的方法相同，即将黑表笔接IGBT的C极，红表笔接其E极，若内部附带快恢复阻尼二极管，其正向压降约为0．4V，其他各引脚之间所测得的电阻值均应为无穷大。符合上述测量结果的IGBT一般可以认为是好的。

 综上所述，对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，除C、E极之间为单向导通外，其余各引脚之间的电阻值均应为无穷大。如果所测得的IGBT的3只引脚之间的电阻值均很小，说明该IGBT已击穿损坏。实际维修中发现，电磁炉中的IGBT多数是因为有关保护电路失效，导致其因为过流或者过压而击穿性损坏。

在电磁炉中的IGBT主要由以下几家国外公司生产：FAIRCHILD(美国仙童公司)、INFINEON(德国英飞凌公司)及TOSHIBA(日本东芝公司)。各公司对所生产的IGBT的命名方式各不相同，但大致都有以下规律：字母表示该晶体管的生产公司名称；前面的数字表示IGBT的最大额定工作电流，后面的数字表示IGBT的最高额定工作耐压；晶体管类型后面带字母D表示内附快恢复阻尼二极管(但有的IGBT型号后面未带字母D，实际内部也附带阻尼二极管，因此要注意区分，最好用万用表检测，以防误判)。例如，SGW25N120表示该IGBT由西门子公司生产，其最大额定工作电流为25A，最高工作额定耐压为1200V。

电磁炉中经常用到的IGBT的参数见表