實訓1 電力電子器件的認識與判別

（一）實訓目的、要求

熟悉電力電子器件的外形、接線、引腳，掌握使用萬用表檢測電力電子器件好壞的簡單方法。

（二）實訓準備

配備MF47或MF500型萬用表、數字式萬用表、整流二極管PR3006、開關二極管4148、快速恢復二極管D25-02、肖特基二極管、30A晶閘管、晶閘管模塊MTC55A、電力晶體管1DI200A-120、6DI10M-120六單元GTR、電力場效應管IRFPC50、GT40Q321單管IGBT、MG50Q6ES41六單元IGBT模塊。

（三）實訓內容及步驟

1.二極管識別

表1-1-2是幾種二極管的性能參數。

觀察幾種二極管外形，使用萬用表測出它們的極性。分別使用數字式萬用表和指針式萬用表R×1k擋測量它們的導通壓降和正反向電阻，并填入表1-1-3中。

二極管模塊——整流橋的判別：①分清整流橋結構，如內含幾個單元，明確各引腳與內部結構的對應關系，可畫出內部電路簡圖。②明確測量內容，如測量“+”“-”兩引腳是否短路，兩交流輸入端分別與“+”“-”端是否存在短路現象，單向導電性能是否良好等。③使用萬用表R×1k擋測量電阻值和使用數字式萬用表二極管測量擋測量各引腳之間的數據（請總結它們之間數據的對應關系），看是否滿足電路功能。

注意：電力二極管極性判別與普通二極管判別方法相同，數字式萬用表二極管測量擋測出的數值為二極管導通壓降。

2.電力晶閘管識別

觀察晶閘管及其模塊外形，并畫出模塊內部電路簡圖，將引腳對應的符號在圖中標出，然后填入表1-1-4中。

電力晶閘管的引腳一般從外形上就能加以區分。其判別與普通晶閘管判別方法有所差別：因G-K正反向電阻相差不大，應用萬用表R×1擋紅、黑兩表筆分別測G-K兩引腳間正反向電阻，其正反向電阻一般為十幾歐姆至幾十歐姆，正向電阻值略小于反向電阻值，此時黑表筆接的引腳為控制極G，紅表筆接的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A，且陽極A與另兩引腳正反向阻值均為∞。觸發導通能力驗證：萬用表電阻R×1擋，將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動（萬用表指針發生偏轉，說明該單向晶閘管已擊穿損壞）。用短線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表電阻擋指針應向右偏轉導通，撤去短接線阻值，應保持導通，讀數為10Ω左右。檢測大功率晶閘管時，需要在萬用表黑筆中串接一節或兩節1.5V干電池（注意串接干電池的極性），以提高觸發電壓和提高觸發導通維持能力。

測量晶閘管模塊時，應分清內部電路結構圖與各引腳的關系，模塊內每個晶閘管、二極管都要一一測量，防止因漏測造成誤判。

3.電力場效應管識別

電力場效應管為VMOS場效應管，一般在管內D-S間并有一個PN結。它有極高的輸入阻抗且極易感應電荷，測量中應注意及時釋放柵極G感應存儲的電荷，以免造成誤判。VMOS場效應管IRFPC50的外形，如圖1-1-30所示。

檢測VMOS管的方法：①判定柵極G：將萬用表撥至R×1k擋分別測量三個引腳的電阻。若發現某腳與其余兩腳的正反向電阻均呈無窮大，則證明此腳為G極，因為它和其他兩個引腳是絕緣的。②判定源極S、漏極D：由圖1-1-30可見，在源—漏極間有一個PN結，根據PN結正、反向電阻存在差異，可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，其中，電阻值較低（為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，黑表筆接的是S極，紅表筆接D極。③檢測導通能力：將G-S極手指連接不動，選擇萬用表的R×10k擋，黑表筆接D極，紅表筆接S極，阻值應為無窮大。移開手指連接，手指觸摸D-G，表針應有明顯偏轉，偏轉越大，管子的跨導越高，導通能力越強。

VMOS場效應管檢測注意事項：

（1）VMOS管也分N溝道管與P溝道管，但絕大多數產品屬于N溝道管。P溝道管，在測量時應交換表筆。

（2）有少數VMOS管在G-S極并有保護二極管，本檢測方法中的①、②項不再適用。

（3）多管并聯后，由于極間電容和分布電容相應增加，使放大器的高頻特性變壞，通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此，并聯復合管管子一般不超過4個，而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。

4.絕緣柵雙極晶體管IGBT識別

IGBT是MOSFET和GTR相結合的產物。在外形上有模塊型和芯片型兩種，在芯片型中，有帶阻尼二極管的和不帶阻尼二極管的兩種，SGW25N120——西門子公司出品，耐壓1200V，電流容量在25℃時為46A，在100℃時為25A，內部不帶阻尼二極管，應用時須配套6A/1200V的快速恢復二極管（D11）使用，該IGBT配套6A/1200V的快速恢復二極管（D11）后可代用；GT40Q321——東芝公司出品，耐壓1200V，電流容量在25℃時為42A，在100℃時為23A，內部帶阻尼二極管，該IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120，代用SGW25N120時請將原配套該IGBT的D11快速恢復二極管拆除不裝。

1）單管IGBT的簡單測量

檢測前先將IGBT管三只引腳短路放電，避免影響檢測的準確度。

（1）帶阻尼二極管的IGBT的判別：用R×1k擋，兩表筆六測三引腳正反向電阻，如果只有某兩引腳具有單相導電性（否則，IGBT損壞），正向導通時（幾千歐至十幾千歐），黑表筆所接為發射極E，紅表筆所接為集電極C，另一引腳為柵極G，則所測IGBT管內含阻尼二極管。用手指連接G-E不動，選擇萬用表的R×10k擋，黑表筆接C極，紅表筆接E極，阻值應為無窮大。松開手指，再將手指觸摸C-G，表針應有逐漸偏轉，偏轉越大，管子導通能力越強。停止觸摸，應能維持偏轉。數字式萬用表，在正常情況下，IGBT管的E-C極間正向壓降約為0.5V，如圖1-1-31（a）所示。

（2）不帶阻尼二極管的IGBT的判別：對IGBT引腳依次指定為①、②、③極。三極之間正反向電阻（R×10擋）應為無窮大，所測IGBT管內則不含阻尼二極管。用R×10k擋，首先黑表筆接①極，用手指連接另兩極不動，紅表筆接②極，松開手指，萬用表指針應基本不偏轉；再將手指連接③極與黑表筆極①極，看萬用表指針是否有明顯偏轉；如果不偏轉，紅表筆改接③極，手指連接①、②極，看表針是否偏轉。再將黑表筆接②極，采用與上一步驟類似的方法，看表針是否偏轉。最后黑表筆接③極，同樣，采用類似的方法，看表針是否偏轉。表針偏轉時，黑表筆接的是集電極C，紅表筆接的是發射極E，另一引腳為柵極G，此時，松開手指，指針維持偏轉，且偏轉越大，管子導通能力越強。同等額定電流器件，電力場效應管導通電阻比IGBT要小。

維修中IGBT管多為擊穿損壞。測得IGBT管三個引腳間電阻均很小，則說明該管已擊穿損壞；如果管子在導通能力測試時，表針不偏轉或偏轉很小，說明該管已開路損壞。

2）IGBT模塊的簡單測量

（1）分清被測模塊的結構，如內含幾個單元，明確各引腳與內部結構的對應關系，可畫出內部電路簡圖。圖1-1-31（b）為六單元IGBT模塊電路圖，圖1-1-31（c）為六單元IGBT模塊（MG100J6ES52）實物圖。

（2）明確測量內容，如“+”“-”兩引腳是否短路；各IGBT的續流二極管是否有擊穿現象；六只IGBT的觸發導通及關斷功能是否正常。

（3）用萬用表R×10k擋進行測量。①首先用導線將每個IGBT柵極與發射極短路，以釋放柵極上感應存儲的電荷，避免影響測量結果。②用測量三相整流橋的方法判別好各IGBT續流二極管。③用帶阻尼二極管的IGBT的判別方法測量每個IGBT的好壞、觸發導通及關斷能力。

5.電力晶體管GTR的判別

單管GTR的判別：單管GTR的判別與普通中小功率三極管判別方法相同，只是GTR工作電流比較大，因而其PN結的面積也較大。PN結較大，若像測量中、小功率三極管極間電阻那樣，使用萬用表的R×1k擋測量，必然測得的電阻值很小，好像極間短路一樣，所以，通常使用R×10和R×1擋檢測GTR，以達到判別GTR引腳性能、好壞的目的。為提高電流增益，許多GTR由兩個或兩個以上晶體管復合組成達林頓GTR，如圖1-1-32（a）所示。圖1-1-32中，R1、R2穩定電阻，提高溫度穩定性和電流通路。VD1引入，加速VT2、VT1的同時關斷，引出B2極可另外控制，一般（R1＋R2）電阻之和大約為幾百歐，所以檢測時應將這些元件對測量數據的影響加以區分，以免造成誤判。GTR模塊電路圖和外形接線圖，如圖1-1-32（b）和1-1-32（c）所示。

GTR模塊的判別方法可參照IGBT模塊判別方法和單管GTR的判別方法進行，請多練習并加以總結。