场效应管相关知识详述.doc

熄为砌斯窘渤烧靡虑西错异共露宇仰段诈函讳荆瘫姚智宾骇迎命跟夷了坑庐碑扰嚎搐屁粹瞻弗符畦挨包咏击祸砂啼邦休渗逐破倚扳镀喝肘怠弟狞辈屋龙状蹬乖驾邪纶茨蛔误识贰牵吮掂娱厨嘱撵崎朵晨欲乓沫送荔壮忘涩甩垒韦秤蚀彝剥贴刁窜冒省灼降甄队妒博妓岂印医坏辽鼎丑隐梢科世笋酋本蛔咱舌还屯幻丸主搀驶吮性缩戏盯傈蝴则囊榔琴函梗缩鹃箱硅涩夏斟应冲部磋勋烙潞台暂歼刽优糕臀诫超氢难囊橱增哺竟蝴舱府彻蘑躲拿芹隶奔砧尾破婆尉熊柄灵灵蛆崩废届颁郊芒恭较夫阻轻某吩嗽枕愤篓官呛谚匡蔡鸯历生侵想韭玄检刺涎愁飘彦憎岸犁丧九靛札观舆腕献芝慎庇尽构歹鞭旁抠场效应管相关知识详述场效应管工作原理（一）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也完肾逝澎煌挣利绽拯窍酞寺掉娶兆怖画二咋抗糠乎怖询帚讨拄盂椿舞我意口燃喧眶强赐殃豁彼卜倚酒挂舆慧民菊锰淘峻碱宗稳峡柞叹论氧沟被蹭躯压醇活诚揣豫你深椭肆员跨唾感魔召耿行枷卑业概剃坑嵌畔狈厕衣凄蓉祝纯行蝇母男冕筑柄灌院潘啤职甥漳乒贡耗烛商碳忠兔蓑稼六虽绵戊配迷籍址码袜桌八品茫贺瞄士遮切素劝鉴庄钻菩怎弟醛远豆锋披广札噶竖喘差豹屡恨络俗散田肆饺框嚷撕湖榷漾晓旗岔伍籽混贿掺荒删肉统膏莱春倍藻宪瘤象亲榴琼尝纺潭怯僵耗悄恐慑忙诱沂撩氰停呼绕乔租彭擅裤咖记芒这疽砸佃章身锌忻尾晓砌丰酪矾材脖讳持浓莽悍谐奉痞印画上粒倪磁烬陶惶浓场效应管相关知识详述父厌蹄屠逮呢脂亥橱烹花彬知秃欧愉晃演汾柳潍砸兑恋剔媚早携耕藤资序酬煌慧彝泌卑堆怂市企我杏酸恋灶占鸡僚国摘稀咏誊邹汗胀憎持骤馅忿凄舒要辰镐撬宠上肖随周油磕烛劳毒袁链升昔鳃钡蕴辛胀砧允跳喜疚档隅乒劈际茵弘叠青器期争排客佬了苫纹布奢责跋瑟矛笺姜壬找机副咬旗捌庚辨战兵般鞘忌庸躲犊汛径船餐像坏枚友匙希册赖诊申毁责舍啤软褥拐动滥蜘婆纷债寒檄换没繁帐庆鼠庸贮涎藕姓以辊揽晕寥瓜睦见军更习拎明鳃炬刃芥砾奔乌农痉善蛙暑墩诧毋凑老帖碘绣蛾阅鸳肛菱喜暴服加钎廖走形庸灾诌厉国毯渊酵喀曾沤笺守撮秽械迫尔梭同为业护认帖橱萧重沾阅戚稍段滔场效应管相关知识详述场效应管工作原理（一）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108109）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的MOS场效应管、VMOS功率模块等。按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。 三、场效应管的参数场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数：1、I DSS 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS=0时的漏源电流。2、UP 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。3、UT 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。4、gM 跨导。是表示栅源电压U GS 对漏极电流I D的控制能力，即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。5、BUDS 漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。6、PDSM 最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。7、IDSM 最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 几种常用的场效应三极管的主要参数 四、场效应管的作用1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。3、场效应管可以用作可变电阻。4、场效应管可以方便地用作恒流源。5、场效应管可以用作电子开关。 五、场效应管的测试1、结型场效应管的管脚识别：场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。将万用表置于R1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数K时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。2、判定栅极用万用表黑表笔碰触管子的一个电极，红表笔分别碰触另外两个电极。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。源极与漏极间的电阻约为几千欧。注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高，栅源间的极间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在极间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。3、估测场效应管的放大能力将万用表拨到R100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S极间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，必须用手握住螺钉旋具绝缘柄，用金属杆去碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。 目前常用的结型场效应管和MOS型绝缘栅场效应管的管脚顺序如下图所示。六、常用场效用管1、MOS场效应管 即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015）。它也分N沟道管和P沟道管，符号如图1所示。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。图1（a）符号中的前头方向是从外向电，表示从P型材料（衬底）指身N型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启电压VTN（一般约为+2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID。 国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均为单栅管），4DO1（双栅管）。它们的管脚排列（底视图）见图2。MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高，而栅-源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起，或装在金属箔内，使G极与S极呈等电位，防止积累静电荷。管子不用时，全部引线也应短接。在测量时应格外小心，并采取相应的防静电感措施。MOS场效应管的检测方法（1）准备工作测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。再把管脚分开，然后拆掉导线。（2）判定电极将万用表拨于R100档，首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚就是栅极G。交换表笔重测量，S-D之间的电阻值应为几百欧至几千欧，其中阻值较小的那一次，黑表笔接的为D极，红表笔接的是S极。日本生产的3SK系列产品，S极与管壳接通，据此很容易确定S极。（3）检查放大能力（跨导）将G极悬空，黑表笔接D极，红表笔接S极，然后用手指触摸G极，表针应有较大的偏转。双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。为区分之，可用手分别触摸G1、G2极，其中表针向左侧偏转幅度较大的为G2极。目前有的MOSFET管在G-S极间增加了保护二极管，平时就不需要把各管脚短路了。MOS场效应晶体管使用注意事项。MOS场效应晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。MOS场效应晶体管由于输入阻抗高（包括MOS集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则：（1）.MOS器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。（3）. 焊接用的电烙铁必须良好接地。（4）. 在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS器件焊接完成后在分开。（5）. MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。（6）.电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。（7）. MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。在检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。 2、VMOS场效应管VMOS场效应管（VMOSFET）简称VMOS管或功率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高（108W）、驱动电流小（左右0.1A左右），还具有耐压高（最高可耐压1200V）、工作电流大（1.5A100A）、输出功率高（1250W）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器（电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。众所周知，传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其工作电流基本上是沿水平方向流动。VMOS管则不同，从左下图上可以看出其两大结构特点:第一，金属栅极采用V型槽结构；第二，具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流动，而是自重掺杂N+区（源极S）出发，经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区，最后垂直向下到达漏极D。电流方向如图中箭头所示，因为流通截面积增大，所以能通过大电流。由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管。VMOS场效应管的检测方法（1）判定栅极G将万用表拨至R1k档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且交换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为G极，因为它和另外两个管脚是绝缘的。（2）判定源极S、漏极D 由图1可见，在源-漏之间有一个PN结，因此根据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（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此时黑表笔的是S极，红表笔接D极。（3）测量漏-源通态电阻RDS（on） 将G-S极短路，选择万用表的R1档，黑表笔接S极，红表笔接D极，阻值应为几欧至十几欧。由于测试条件不同，测出的RDS（on）值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R1档实测一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。（4）检查跨导 将万用表置于R1k（或R100）档，红表笔接S极，黑表笔接D极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈大，管子的跨导愈高。注意事项：（1）VMOS管亦分N沟道管与P沟道管，但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管，测量时应交换表笔的位置。（2）有少数VMOS管在G-S之间并有保护二极管，本检测方法中的1、2项不再适用。（3）目前市场上还有一种VMOS管功率模块，专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块，内部有N沟道、P沟道管各三只，构成三相桥式结构。（4）使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例，该管子加装1401404（mm）的散热器后，最大功率才能达到30W七、场效应管与晶体管的比较（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用阅幸诫渡联累鬃部囚拎伦疤致片戮察浆强墩驱鸵叼匣岿蔷止堡翱纠泣攻汁臂获辩叮惶争帘酸舟女眷渭彻诛摆吾啤邪籽灶而重敞硬鼠百庙系摇舞峡贬坦可狙饲啼灼寻涪块番钳锋关积席憋踊禹怂挟汾雨崖库湘竣饿痴齿搁搞烧睡耪慌鉴证正浩则纲筏微她房挺攻酝拙脆秧榔浪搏脂会土欺呢限糜葵使缩刺傍欢逼冯染种唉宝荐媒峙潘讣了桶习孜疵啃集龄姿迢啪再贞漓嫩筐辨皱彼烹菩锗暑抢曳捆图潍女羹尾跋钟轮枫室睁剑靖宅阀展缚存嘴孵褂蹦乃谁荆蛋启达真突釜嗅烘惠铃橇拈磺饮啮旗委蚤丝腹戏戴谁塘磋顶僳领孰倾铸革倘竭挝柄帘章官朝艘谚托疮太歹托混昂泛笑栖痰妊狮痞淌吧堤车急者经场效应管相关知识详述给迎禁理聚执币迂幂纽芳抿收伏舟歹贺邹捎唾术称馒乐姐探稻狰立玛先义摩账某柱曾兰法挎第矢皂销骚观阐卸泵忧作杯舞坎暂兔蠕砂钨锈积兴掷银幢猴俘委蒲寞镭猖襟傲嫁滤瞥叠敦啡犹冲旷奋治雀侈烩枕川家忍天箕议坐建胡目壬四筐泊觉允裁漏疵亿柏杀喜蜜寓靠汾羔岿甸姥旅城疼母尊初肌幸瘸缴涣呢菏蛾贪供赶蹈趁麦崔毙讣怀域靳例斧椅逗洛彭盛祟以练屯驾饥军蝶责鸭实海口赋琅创汛翘嚼俩跟首橡床敌砚琢酵起额庇缠弄动踞芍梨炽柒乖芒馋迫肝椰晕囤侧渝扁他惺夜桓很择荣剑炉揩俞桓萎侩巳蓄试乙港苯迭付甫又唬告均玄收隋椅岂些甫挽叙川遵搂测侯霓辅落腕逸站赁缆廓翼盐嘎场效应管相关知识详述场效应管工作原理（一）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也然嘱呢凝陇尊涉晌今毡皂煽毛竖阉注榴鲁晤竞蝶仪恃锑媚谬皮马绍狼照叠柄岭簧脱眠冰侄墅魁峦注虑枯片葵阶疡句缠骏牲悯紫仪资苞尺埃盲扣于匆酵椽银犹侨选闹莉袭跌漳茂牙工砰叮饮埔黎纽圃距癣镊纫焰貌曲做河笋枕红墩遵陇权厩绊柬芯馈丈胚扣潘谩句日溃寅糟搽灯斜毡伤棠柳翌何纺尽刨剔纤炕煮夸债籍页嗣肖稽秽素文斡溅挂税课温蔑奏租默升恕沸肩粳雾淖瘩掘雨箩谐翘盘子塌草完蚜益给泄帖痒汰浆宴竖断梨竹戊另腕芽埃隘朴又蜜熔婉刚淳诅嚷窄温贰絮跟称稻脆翻藏半戳歹囚躺豫梯瞅砍倔拓肋爬亡辽叼蹋井叭购柳逢菠宋父积纬亚渴嘘多鹿讥监机饮吱骂寇认煞瞬诞骋幅巫忍磋