Известия высших учебных заведений. Электроника home

Программно-аппаратный комплекс для исследования MOSFET- и IGBT-транзисторов

Раздел находится в стадии актуализации

При изготовлении опытных устройств электронного оборудования и приобретении комплектующих у различных поставщиков возникает задача входного контроля компонентов с целью исключить попадание не соответствующих по параметрам экземпляров в изготавливаемые изделия. В работе представлен программно-аппаратный комплекс для исследования n-канальных MOSFET- и IGBT-транзисторов. Программно-аппаратный комплекс позволяет определять следующие параметры: пороговое напряжение при токе стока коллектора 1 мА, пробивное напряжение сток-исток или коллектор-эмиттер до 1000 В при токе 250 мкА, заряд затвора при коммутации активной нагрузки с разделением по составляющим и определением заряда Миллера при токе затвора 1 мА, сопротивление канала в открытом состоянии или напряжение насыщения при токе стока коллектора до 80 А в импульсном режиме с длительностью импульса 10 мкс. Максимальное напряжение на затворе установлено в диапазоне 3–15 В, что позволяет испытывать низкопороговые MOSFET-транзисторы с управлением логическими уровнями. Разработанное программное обеспечение позволяет строить выходную ВАХ транзистора, а также кулон-вольтную характеристику затвора при заданном напряжении стока коллектора. Передача данных измерений осуществлена на ПК посредством USB-шины. Для обработки результатов измерений на ПК написана утилита, позволяющая экспортировать данные измерений в файл типа CSV для дальнейшей обработки, например, в MathCad или Excel. Питание аппаратной части комплекса для исследования транзисторов проведено от USB, так как импульсный режим измерений потребляемой им мощности не превышает 2,5 Вт. Схема аппаратной части разработанного комплекса не содержит труднодоступных компонентов, имеет небольшую себестоимость благодаря использованию ПК для сохранения и обработки результатов измерений и может быть полезна как для небольших лабораторий, так и для организации лабораторных работ по силовой электронике в учебных заведениях.

Ключевые слова: характериограф MOSFET, IGBT, заряд затвора, кулон-вольтная характеристика затвора, сопротивление канала, напряжение насыщения, пробивное напряжение канала, выходная ВАХ
Опубликовано в разделе: Интегральные радиоэлектронные устройства
Библиографическая ссылка: Бурлака В. В., Гулаков С. В., Головин А. Ю. Программно-аппаратный комплекс для исследования MOSFET- и IGBT-транзисторов. Изв. вузов. Электроника. 2025;30(2):185–193. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2025-30-2-185-193. EDN: DGANLI.
Источник финансирования: работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания FRRG-2023-0008.

Бурлака Владимир Владимирович
Приазовский государственный технический университет (Россия, 287642, Донецкая Народная Республика, г. Мариуполь, ул. Университетская, 7)

Гулаков Сергей Владимирович
Приазовский государственный технический университет (Россия, 287642, Донецкая Народная Республика, г. Мариуполь, ул. Университетская, 7)

Головин Андрей Юрьевич
Приазовский государственный технический университет (Россия, 287642, Донецкая Народная Республика, г. Мариуполь, ул. Университетская, 7)

1. Measuring MOSFET gate charge with the 4200A-SCS parameter analyzer: application note. Tektronix. Available at: https://www.tek.com/en/documents/application-note/measuring-mosfet-gate-charge-4200a-scs-parameter-analyzer (accessed: 16.12.2024).

2. Keysight Technologies. B1505A power device analyzer/curve tracer: datasheet. Axiom Test. Available at: https://www.axiomtest.com/documents/models/Keysight%20B1513A%20Datasheet.pdf (accessed: 16.12.2024).

3. Лисовский Д., Рагозин М. Цифровой запоминающий характериограф полупроводниковых приборов Л2-100 ТЕКО. Компоненты и технологии. 2014;12(161):174-176. EDN: SYNVAD
Lisovskiy D., Ragozin M. Digital storage characteristic tracer of semiconductor devices L2-100 TEKO. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies. 2014;12(161):174-176. (In Russ.).

4. Hermwille M. IGBT driver calculation: application note AN-7004. Semikron Danfoss. 31.10.2007. Available at: https://shop.semikron-danfoss.com/out/pictures/wysiwigpro/AN-7004_IGBT_Driver_Calculation_rev00.pdf (accessed: 16.12.2024).

5. Power MOSFET basics: understanding gate charge and using it to assess switching performance, device application note AN608A. Vishay Siliconix. 16.12.2016. Available at: https://www.vishay.com/docs/73217/an608a.pdf (accessed: 16.12.2024).

6. SiC MOSFET absolute maximum ratings and electrical characteristics: application note. Toshiba. 04.08.2020. Available at: https://toshiba.semicon-storage.com/info/application_note_en_20200804_AKX00086.pdf?did=69798 (accessed: 16.12.2024).

7. McArthur R. Making use of gate charge information in MOSFET and IGBT data sheets: application note APT0103. Advanced Power Technology - Microsemi. Rev. 31.10.2001. Available at: https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/sic/ApplicationNotes/ApplicationNotes/APT0103.pdf (accessed: 16.12.2024).

8. Jones M. Gate charge: technician note 001. IXYSRF. 08.05.2013. Available at: https://ixysrf.com/wp-content/uploads/2017/09/Gate-Charge-Technician-Note-001.pdf (accessed: 16.12.2024).

9. IGBT datasheet tutorial: application note AN4544. ST Microelectronics. Sep. 2014. Available at: https://www.st.com/resource/en/application_note/dm00122161-igbt-datasheet-tutorial-stmicroelectronics.pdf (accessed: 16.12.2024).

10. Kiraly L. Low gate charge HEXFETs simplify gate drive and lower cost: International Rectifier design tip DT94-7A. InfineonTechologies. Available at: https://www.infineon.com/dgdl/dt94-7.pdf?fileId=5546d46254e133b401554de8d3f35d1e (accessed: 16.12.2024).

11. Use gate charge to design the gate drive circuit for power MOSFETs and IGBTs: International Rectifier application note AN-944. InfineonTechologies. Available at: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-Use_Gate_Charge_to_Design_the_Gate_Drive_Circuit_for_Power_MOSFETs_and_IGBTs-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d46267354aa001673ba630970081 (accessed: 16.12.2024).

12. IGBT - field stop 600 V, 40 A: FGH40N60SFDTU, FGH40N60SFDTU-F085 datasheet. ON Semiconductor Corporation. Sep. 2024. Available at: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fgh40n60sfdtu-f085-d.pdf (accessed: 16.12.2024).

Сведения о публикации

УДК: 621.3.083.92; 621.341.572
Тип публикации: Научная статья
DOI: 10.24151/1561-5405-2025-30-2-185-193
Идентификатор статьи в РИНЦ: DGANLI
Полнотекстовая версия: Перейти

JATS XML