第2章 微电脑控制电磁炉易损元器件故障的检测与判断

2.1 电磁炉常用绝缘栅双极型功率晶体管的检测

绝缘栅双极型晶体管简称IGBT，是由美国RCA和GE公司于1982年发明的新型半导体功率器件，是一种电力电子开关器件，在电力电子产品中应用越来越广泛，例如交流电机调速变频器、中大功率开关电源、不间断电源、电焊机逆变电源、电子镇流器等。

2.1.1 绝缘栅双极型晶体管

绝缘栅双极型晶体管是一种集双极型晶体管（BJT）的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高频、高速大功率半导体器件。

1.绝缘栅双极型晶体管类型与特点

绝缘栅双极型晶体管根据其结构主要分为N沟道IGBT管和P沟道IGBT管两大类。是一种采用场效应晶体管作为推动管，大功率晶体管作为输出管的特殊类电子器件。

2.绝缘栅双极型晶体管电路图形符号

绝缘栅双极型晶体管的电路符号如图2-1（a）与（b）所示。由于大功率IGBT管内部c、e结间通常内接快恢复二极管（FRD），故这类管子的电路图形符号如图2-1（c）与（d）所示。

从图2-1中可看出，IGBT有三个电极，其中的G为栅极，c为集电极，e为发射极。

2.1.2 绝缘栅双极型晶体管极性的判断

对IGBT绝缘栅双极型晶体管的检测，通常可以采用指针式万用表的电阻挡进行检测，或用数字式万用表的“二极管”挡通过测量PN结正向压降的方法来进行判断。下面以应用较广泛的N型IGBT管为例，来介绍快速检测IGBT管的方法。

但在检测之前，需要把IGBT管的三个引脚短路进行放电后再进行测量，以保证测量的准确性。

1.栅极的判断方法

采用万用表的“R×1k”挡，测量IGBT管的三个引脚之间的电阻值，如果某一引脚与其他两个引脚之间的电阻值均为∞，对换表笔后电阻值仍然为∞，则该引脚即为栅极G。

2.是否内含阻尼二极管的判断方法

仍然用万用表对剩下的两个引脚进行测量，若测得的电阻值为∞，对换表笔后测得的电阻值较小，则说明被检测的IGBT管内含阻尼管，且在测量电阻值较小的一次中，红表笔接触的引脚为集电极c，黑表笔接触的引脚即为发射极e。

对于数字式万用表，正常情况下，内含阻尼二极管的IGBT管的c、e极之间的正向压降约为0.4V。其他各电极之间的电阻值均为∞。否则，被检测的管子是坏的。

3.不含阻尼二极管IGBT管引脚的判断方法

对于不含阻尼二极管的IGBT管，由于其三个电极之间的正、反向电阻值均为∞，故不能采用上述方法判断其引脚。一般可以从它的外形上来识别IBGT管各引脚电极，通常有以下规律：

将标注型号的一面对着观察者，引脚朝下，从左到右依次分别为栅极、集电极、发射极。

2.1.3 绝缘栅双极型晶体管好坏的判断

对绝缘栅双极型晶体管IGBT好坏的判断，通常是检测其是否损坏与触发能力。

1.单万用表检测方法

单万用表检测法就是使用指针式万用表的“R×10k”挡来对绝缘栅双极型晶体管进行检测的一种方法。

具体方法如下。

① 用万用表的红表笔接触绝缘栅双极晶体管的栅极、黑表笔接触发射极，此时向栅极反向充电。

② 用万用表的红表笔接触绝缘栅双极型晶体管的发射极、黑表笔接触集电极，此时万用表的指针应不动，处于电阻值很大状态，由此说明所测管没有被击穿。

③ 用万用表的黑表笔接触绝缘栅双极型晶体管的栅极、红表笔接触发射极，此时向栅极正向充电。

④ 用万用表的红表笔接触绝缘栅双极型晶体管的发射极、黑表笔接触集电极，此时万用表的指针应指示为零。

如被测管符合上述规律，则就说明该管的饱和导通与截止状态均基本正常，未损坏。

2.双万用表检测方法

双万用表检测法就是使用一块指针式万用表的“R×1k”挡和一块数字式万用表的二极管挡，来对绝缘栅双极型晶体管进行检测的一种方法。

具体方法如下。

① 用指针式万用表、数字式万用表的二极管挡，把被检测的绝缘栅双极型晶体管的三个电极：集电极、发射极、栅极之间两两接触进行充分放电。

② 用指针式万用表与数字式万用表的黑、红表笔，分别去测集电极与栅极、发射极与栅极之间的正、反向电阻值，其值均应为∞，否则就说明所测管已经损坏。

③ 用指针式万用表、数字式万用表的黑表笔接触绝缘栅双极型晶体管的发射极、红表笔接触集电极，如测得的电阻值均为3.5kΩ左右，则该管为带二极管的绝缘栅双极型晶体管；如测得的电阻值均为50kΩ，则是不带二极管的绝缘栅双极晶体管。

在上述测量中，如测得绝缘栅双极型晶体管的三个电极之间的电阻值均较小，则说明该管已经击穿损坏；如测得的电阻值均为∞，则说明所测管已经开路损坏。

3.触发能力的判断方法

① 采用万用表的“R×10k”挡，将黑表笔与IGBT管的集电极c相接触，红表笔与发射极e接触，万用表的指示值应为∞。

② 用手指同时触及一下栅极G和集电极c，此时IGBT管被触发导通后，万用表的指针应向电阻值较小的方向偏转，并指示出某一电阻值，该电阻值越小，则说明被测管的导通压降越低，其放大能力越强。

③ 再用手指同时触及一下栅极G和发射极e，此时IGBT管阻断，万用表的指针应返回到∞。

如果被检测的IGBT管符合上述规律，则说明被测管是好的。如果测得IGBT管三个引脚之间的电阻值均较小，说明被测管已经击穿损坏。

2.1.4 绝缘栅双极型晶体管耐压的检测

把绝缘电阻表和万用表同时与被测量的绝缘栅双极型晶体管IGBT并联在一起，但绝缘栅双极型晶体管IGBT管的集电极与绝缘电阻表的E端正极和万用表的正极相连接，发射极与绝缘电阻表的L端负极和万用表的负极相连接，万用表置于50V直流电压挡。

然后顺时针转动绝缘电阻表的手柄，观察万用表的直流电压值，也就是观察被检测管的耐压值，正常时耐压在45V左右。如被检测IGBT管的耐压小于45V或更低，则说明耐压已经下降，应停止使用，否则当IGBT开关管损坏后，还会引起其他元器件的损坏。如果万用表的直流电压值超过100V，则多为IGBT管开路。