实训1 电力电子器件的认识与判别

（一）实训目的、要求

熟悉电力电子器件的外形、接线、引脚，掌握使用万用表检测电力电子器件好坏的简单方法。

（二）实训准备

配备MF47或MF500型万用表、数字式万用表、整流二极管PR3006、开关二极管4148、快速恢复二极管D25-02、肖特基二极管、30A晶闸管、晶闸管模块MTC55A、电力晶体管1DI200A-120、6DI10M-120六单元GTR、电力场效应管IRFPC50、GT40Q321单管IGBT、MG50Q6ES41六单元IGBT模块。

（三）实训内容及步骤

1.二极管识别

表1-1-2是几种二极管的性能参数。

观察几种二极管外形，使用万用表测出它们的极性。分别使用数字式万用表和指针式万用表R×1k挡测量它们的导通压降和正反向电阻，并填入表1-1-3中。

二极管模块——整流桥的判别：①分清整流桥结构，如内含几个单元，明确各引脚与内部结构的对应关系，可画出内部电路简图。②明确测量内容，如测量“+”“-”两引脚是否短路，两交流输入端分别与“+”“-”端是否存在短路现象，单向导电性能是否良好等。③使用万用表R×1k挡测量电阻值和使用数字式万用表二极管测量挡测量各引脚之间的数据（请总结它们之间数据的对应关系），看是否满足电路功能。

注意：电力二极管极性判别与普通二极管判别方法相同，数字式万用表二极管测量挡测出的数值为二极管导通压降。

2.电力晶闸管识别

观察晶闸管及其模块外形，并画出模块内部电路简图，将引脚对应的符号在图中标出，然后填入表1-1-4中。

电力晶闸管的引脚一般从外形上就能加以区分。其判别与普通晶闸管判别方法有所差别：因G-K正反向电阻相差不大，应用万用表R×1挡红、黑两表笔分别测G-K两引脚间正反向电阻，其正反向电阻一般为十几欧姆至几十欧姆，正向电阻值略小于反向电阻值，此时黑表笔接的引脚为控制极G，红表笔接的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A，且阳极A与另两引脚正反向阻值均为∞。触发导通能力验证：万用表电阻R×1挡，将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动（万用表指针发生偏转，说明该单向晶闸管已击穿损坏）。用短线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表电阻挡指针应向右偏转导通，撤去短接线阻值，应保持导通，读数为10Ω左右。检测大功率晶闸管时，需要在万用表黑笔中串接一节或两节1.5V干电池（注意串接干电池的极性），以提高触发电压和提高触发导通维持能力。

测量晶闸管模块时，应分清内部电路结构图与各引脚的关系，模块内每个晶闸管、二极管都要一一测量，防止因漏测造成误判。

3.电力场效应管识别

电力场效应管为VMOS场效应管，一般在管内D-S间并有一个PN结。它有极高的输入阻抗且极易感应电荷，测量中应注意及时释放栅极G感应存储的电荷，以免造成误判。VMOS场效应管IRFPC50的外形，如图1-1-30所示。

检测VMOS管的方法：①判定栅极G：将万用表拨至R×1k挡分别测量三个引脚的电阻。若发现某脚与其余两脚的正反向电阻均呈无穷大，则证明此脚为G极，因为它和其他两个引脚是绝缘的。②判定源极S、漏极D：由图1-1-30可见，在源—漏极间有一个PN结，根据PN结正、反向电阻存在差异，可识别S极与D极。用交换表笔法测两次电阻，其中，电阻值较低（为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，黑表笔接的是S极，红表笔接D极。③检测导通能力：将G-S极手指连接不动，选择万用表的R×10k挡，黑表笔接D极，红表笔接S极，阻值应为无穷大。移开手指连接，手指触摸D-G，表针应有明显偏转，偏转越大，管子的跨导越高，导通能力越强。

VMOS场效应管检测注意事项：

（1）VMOS管也分N沟道管与P沟道管，但绝大多数产品属于N沟道管。P沟道管，在测量时应交换表笔。

（2）有少数VMOS管在G-S极并有保护二极管，本检测方法中的①、②项不再适用。

（3）多管并联后，由于极间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性变坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联复合管管子一般不超过4个，而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。

4.绝缘栅双极晶体管IGBT识别

IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物。在外形上有模块型和芯片型两种，在芯片型中，有带阻尼二极管的和不带阻尼二极管的两种，SGW25N120——西门子公司出品，耐压1200V，电流容量在25℃时为46A，在100℃时为25A，内部不带阻尼二极管，应用时须配套6A/1200V的快速恢复二极管（D11）使用，该IGBT配套6A/1200V的快速恢复二极管（D11）后可代用；GT40Q321——东芝公司出品，耐压1200V，电流容量在25℃时为42A，在100℃时为23A，内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120，代用SGW25N120时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。

1）单管IGBT的简单测量

检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度。

（1）带阻尼二极管的IGBT的判别：用R×1k挡，两表笔六测三引脚正反向电阻，如果只有某两引脚具有单相导电性（否则，IGBT损坏），正向导通时（几千欧至十几千欧），黑表笔所接为发射极E，红表笔所接为集电极C，另一引脚为栅极G，则所测IGBT管内含阻尼二极管。用手指连接G-E不动，选择万用表的R×10k挡，黑表笔接C极，红表笔接E极，阻值应为无穷大。松开手指，再将手指触摸C-G，表针应有逐渐偏转，偏转越大，管子导通能力越强。停止触摸，应能维持偏转。数字式万用表，在正常情况下，IGBT管的E-C极间正向压降约为0.5V，如图1-1-31（a）所示。

（2）不带阻尼二极管的IGBT的判别：对IGBT引脚依次指定为①、②、③极。三极之间正反向电阻（R×10挡）应为无穷大，所测IGBT管内则不含阻尼二极管。用R×10k挡，首先黑表笔接①极，用手指连接另两极不动，红表笔接②极，松开手指，万用表指针应基本不偏转；再将手指连接③极与黑表笔极①极，看万用表指针是否有明显偏转；如果不偏转，红表笔改接③极，手指连接①、②极，看表针是否偏转。再将黑表笔接②极，采用与上一步骤类似的方法，看表针是否偏转。最后黑表笔接③极，同样，采用类似的方法，看表针是否偏转。表针偏转时，黑表笔接的是集电极C，红表笔接的是发射极E，另一引脚为栅极G，此时，松开手指，指针维持偏转，且偏转越大，管子导通能力越强。同等额定电流器件，电力场效应管导通电阻比IGBT要小。

维修中IGBT管多为击穿损坏。测得IGBT管三个引脚间电阻均很小，则说明该管已击穿损坏；如果管子在导通能力测试时，表针不偏转或偏转很小，说明该管已开路损坏。

2）IGBT模块的简单测量

（1）分清被测模块的结构，如内含几个单元，明确各引脚与内部结构的对应关系，可画出内部电路简图。图1-1-31（b）为六单元IGBT模块电路图，图1-1-31（c）为六单元IGBT模块（MG100J6ES52）实物图。

（2）明确测量内容，如“+”“-”两引脚是否短路；各IGBT的续流二极管是否有击穿现象；六只IGBT的触发导通及关断功能是否正常。

（3）用万用表R×10k挡进行测量。①首先用导线将每个IGBT栅极与发射极短路，以释放栅极上感应存储的电荷，避免影响测量结果。②用测量三相整流桥的方法判别好各IGBT续流二极管。③用带阻尼二极管的IGBT的判别方法测量每个IGBT的好坏、触发导通及关断能力。

5.电力晶体管GTR的判别

单管GTR的判别：单管GTR的判别与普通中小功率三极管判别方法相同，只是GTR工作电流比较大，因而其PN结的面积也较大。PN结较大，若像测量中、小功率三极管极间电阻那样，使用万用表的R×1k挡测量，必然测得的电阻值很小，好像极间短路一样，所以，通常使用R×10和R×1挡检测GTR，以达到判别GTR引脚性能、好坏的目的。为提高电流增益，许多GTR由两个或两个以上晶体管复合组成达林顿GTR，如图1-1-32（a）所示。图1-1-32中，R1、R2稳定电阻，提高温度稳定性和电流通路。VD1引入，加速VT2、VT1的同时关断，引出B2极可另外控制，一般（R1＋R2）电阻之和大约为几百欧，所以检测时应将这些元件对测量数据的影响加以区分，以免造成误判。GTR模块电路图和外形接线图，如图1-1-32（b）和1-1-32（c）所示。

GTR模块的判别方法可参照IGBT模块判别方法和单管GTR的判别方法进行，请多练习并加以总结。