场效应管的测试方案样本.doc

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场效应管各个参数符号
Cds---漏-源电容
Cdu---漏-衬底电容
Cgd---栅-源电容
Cgs---漏-源电容
Ciss---栅短路共源输入电容
Coss---栅短路共源输出电容
Crss---栅短路共源反向传输电容
D---占空比( 占空系数, 外电路参数)
di/dt---电流上升率( 外电路参数)
dv/dt---电压上升率( 外电路参数)
ID---漏极电流( 直流)
IDM---漏极脉冲电流
ID(on)---通态漏极电流
IDQ---静态漏极电流( 射频功率管)
IDS---漏源电流
IDSM---最大漏源电流
IDSS---栅-源短路时, 漏极电流
IDS(sat)---沟道饱和电流( 漏源饱和电流)
IG---栅极电流( 直流)
IGF---正向栅电流
IGR---反向栅电流
IGDO---源极开路时, 截止栅电流
IGSO---漏极开路时, 截止栅电流
IGM---栅极脉冲电流
IGP---栅极峰值电流
IF---二极管正向电流
IGSS---漏极短路时截止栅电流
IDSS1---对管第一管漏源饱和电流
IDSS2---对管第二管漏源饱和电流
Iu---衬底电流
Ipr---电流脉冲峰值( 外电路参数)
gfs---正向跨导
Gp---功率增益
Gps---共源极中和高频功率增益
GpG---共栅极中和高频功率增益
GPD---共漏极中和高频功率增益
ggd---栅漏电导
gds---漏源电导
K---失调电压温度系数
Ku---传输系数
L---负载电感( 外电路参数)
LD---漏极电感
Ls---源极电感
rDS---漏源电阻
rDS(on)---漏源通态电阻
rDS(of)---漏源断态电阻
rGD---栅漏电阻
rGS---栅源电阻
Rg---栅极外接电阻( 外电路参数)
RL---负载电阻( 外电路参数)
R(th)jc---结壳热阻
R(th)ja---结环热阻
PD---漏极耗散功率
PDM---漏极最大允许耗散功率PIN--输入功率
POUT---输出功率
PPK---脉冲功率峰值( 外电路参数)
to(on)---开通延迟时间
td(off)---关断延迟时间
ti---上升时间
ton---开通时间
toff---关断时间
tf---下降时间
trr---反向恢复时间
Tj---结温
Tjm---最大允许结温
Ta---环境温度
Tc---管壳温度
Tstg---贮成温度
VDS---漏源电压( 直流)
VGS---栅源电压( 直流)
VGSF--正向栅源电压( 直流)
VGSR---反向栅源电压( 直流)
VDD---漏极( 直流) 电源电压( 外电路参数)
VGG---栅极( 直流) 电源电压( 外电路参数)
Vss---源极( 直流) 电源电压( 外电路参数)
VGS(th)---开启电压或阀电压
V( BR) DSS---漏源击穿电压
V( BR) GSS---漏源短路时栅源击穿电压
VDS(on)---漏源通态电压
VDS(sat)---漏源饱和电压
VGD---栅漏电压( 直流)
Vsu---源衬底电压( 直流)
VDu---漏衬底电压( 直流)
VGu---栅衬底电压( 直流)
Zo---驱动源内阻
η---漏极效率( 射频功率管)
Vn---噪声电压
aID---漏极电流温度系数
ards---漏源电阻温度系数
场效应管的特征参数
1．直流参数
饱和漏极电流IDSS 它可定义为: 当栅、 源极之间的电压等于零, 而漏、 源极之间的电压大于夹断电压时, 对应的漏极电流。
夹断电压UP 它可定义为: 当UDS一定时, 使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS
开启电压UT 它可定义为: 当UDS一定时, 使ID到达某一个数值时所需的UGS
2.交流参数
低频跨导gm 它是描述栅、 源电压对漏极电流的控制作用。
极间电容 场效应管三个电极之间的电容, 它的值越小表示管子的性能越好。
3.极限参数
漏、 源击穿电压 当漏极电流急剧上升时, 产生雪崩击穿时的UDS。
栅极击穿电压 结型场效应管正常工作时, 栅、 源极之间的PN结处于反向偏置状态, 若电流过高, 则产生击穿现象。
场效应管的测试方案
场效应管除了放大能力稍弱, 在导通电阻、 开关速度、 噪声及抗干扰能力等方面较双极型三极管均有着明显的优势。
由于输入阻抗极高, MOSFET管栅极微量感应电荷产生的电势足以击穿绝缘层而损坏器件。过去许多介绍绝缘栅型场效应管的资料中, 一般都需要用捆扎(短接)器件的三只管脚, 待MOS管焊接到电路板之后再剪去捆扎线如图1所示, 使用非常烦琐。
一、 基本类型MOS管测试
MOS管内部的保护环节有多种类型, 这就决定了测量过程存在着多样性, 常见的NMOS管内部结构如图3、 图4所示。
图3、 图4所示NMOS管的D-S间均并联有一只寄生二极管(InternalDiode)。与图3稍有不同, 图4所示NMOS管的G-S之间还设计了一只类似于双向稳压管的元件"保护二极管", 由于保护二极管的开启电压较高, 用万用表一般无法测量出该二极管的单向导电性。因此, 这两种管子的测量方法基本类似, 具体测试步骤如下:
1．MOS管栅极与漏、 源两极之间绝缘阻值很高, 因此在测试过程中G-D、 G-S之间均表现出很高的电阻值。而寄生二极管的存在将使D、 S两只管脚间表现出正反向阻值差异很大的现象。选择指针万用表的R×1kΩ挡, 轮流测试任意两只管脚之间的电阻值。当指针出现较大幅度偏转时, 与黑笔相接的管脚即为NMOS管的S极, 与红笔相接的管脚为漏极D, 剩余第3脚则为栅极G, 如图5所示。
2．短接G、 D、 S三只电极, 泄放掉G-S极间等效结电容在前面测试过程中临时存储电荷所建立起的电压UGS。图4所示MOS管的G-s极间接有双向保护二极管, 可跳过这一步。
3．万用表电阻挡切换到的R×10kΩ挡(内置9V电池)后调零。将黑笔接漏极D、 红笔接源极S, 经过上一步的短接放电后, UGS降为0V, MOS管尚未导通, 其D-S间电阻RDS为∞, 故指针不会发生偏转, 如图6所示。
4．有以下两种方法能够对MOS管的质量与性能作出准确的判断: 第一种方法:
①用手指碰触G-D极, 此时指针向右发生偏转, 如图7所示。手指松开后, 指针略微有一些摆动。
②用手指捏住G-S极, 形成放电通道, 此时指针缓慢回转至电阻∞的位置, 如图8所示。
图4所示MOS管的G-S间接有保护二极管, 手指撤离G-D极后即使不去接触G-S极, 指针也将自动回到电阻∞的位置。值得注意的是, 测试过程中手指不要接触与测试步骤不相关的管脚, 包括与漏极D相连的散热片, 避免后续测量过程中因万用表指针偏转异常而造成误判。第二种方法:
①用红笔接源极S, 黑笔接栅极G, 对G-S之间的等效结电容进行充电, 此时能够忽略万用表指针的轻微偏转, 如图9所示。
②切换到R×1Ω挡, 换挡后须及时对挡位进行调零。将红笔接到源极S, 黑笔移到漏极D, 此时MOS管的D-S极导通。根据MOS管类型的不同, 万用表指针停留在十几欧姆至零点几欧姆不等的位置, 如图10所示。
③交换黑笔与红笔的位置, 万用表所指示的电阻值基本不变, 说明此时MOS管的D-S极已经导通。当前万用表所指示的电阻值近似为D-S极导通电阻RDS(on)。因测试条件所限, 这里得到的RDS(on)值往往比手册中给出的典型值偏大。
对于图4所示的。MOS管, 因G-S间保护二极管的存在, 万用表指针在接近零刻度位置后, 将自动回复到电阻∞位置。
5．放大能力(跨导)的估测
判断NMOS管跨导性能时, 选择万用表的R×10kΩ电阻挡, 此时表内电压较高。对于垂直沟道的VMOS管(如2SJ353), 用R×1kΩ挡即可完成所有的测试功能。
将万用表红表笔接源极S、 黑表笔接漏极D, 相当于在D-S之间加上一个9V的电压。此时栅极开路, 当用手指或镊子接触栅极G并停顿几秒时, 指针会缓慢地偏转到满刻度的1／3～1／2处。指针偏转角度越大, MOS管的跨导值越高。如果被测管的跨导很小, 用此法测试时指针偏转幅度很小。
二、 特殊小功率MOS管的测试
图3所示MOS管在当前使用较广, 典型器件如NMOS型的IRF740、 IRF830、 PMOS型的IRF9630等。图4所示的MOS管以NMOS型居多, 2SKl548、 FS3KMl6A为这类MOS器件的典型代表。另外, 还有一类比较特殊的MOS管, 这类MOS管的栅极G在并
联保护二极管的同时还集成有一只电阻, 结构如图11所示。
图11所示的MOS管在小功率器件中采用较多, 如常见的2SK1825。这类NMOS管与前述两种MOS管的测试方法区别较大, 正确的测试步骤如下。 1．切换到万用表的R×1kΩ挡, 将黑笔与某只引脚相接, 红笔分别与其余两只引脚相接进行阻值测量, 若两次测试过程中指针均出现较大幅度的偏转, 则与黑笔相连的管脚即为源极S。这主要是由于MOS管内部集成有两只保护二极管的缘故。
2．为了区分漏极D与栅极G, 接下来可参考NPN三极管集电极C与发射极E的识别程序进行测试:
①假设剩余管脚中的某一只为漏极D并将其与黑笔相接, 红笔则接假设的栅极G;
②用手指捏住假设的栅极G与漏极D, 观察指针的偏转情况。若指针偏转幅度较大, 则与黑笔相接的管脚即为漏极D, 与红笔相接的则为栅极, 测试原理如图12所示。
三、 型号不明的MOS管的测量
PMOS管的测量原则和方法与NMOS管类似, 在测量过程中应注意将表笔的顺序颠倒。
可是, 对于型号不明的MOS管, 经过检测单向导电性往往只能判断出其中哪一只管脚为栅极, 而不能直接识别管子的极性和D、 S极。对此, 合理的测试方法如下:
1．万用表取R×1kΩ挡, 在观察到单向导电性之后, 交换两只表笔的位置;
2．将万用表切换至R×10kΩ挡, 保持黑笔不动, 将红笔移到栅极G停留几秒后再回到原位, 若指针出现满偏, 则该元件为PMOS管, 且黑笔所接管脚为源极S、 红笔所接为漏极D;
3．若第2步指针没有发生大幅度偏转, 则保持红笔位置不变, 将黑笔移到栅极G停留几秒后回到原位, 若指针满偏则管子类型为NMOS, 黑笔所接管脚为漏极D、 红笔所接为源极S。