场效应管的测试方案.doc

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---漏极最大许可耗散功率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---最大许可结温
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、 源极之间电压等于零, 而漏、 源极之间电压大于夹断电压时, 对应漏极电流。
夹断电压UP 它可定义为: 当UDS一定时, 使ID减小到一个微小电流时所需UGS
开启电压UT 它可定义为: 当UDS一定时, 使ID抵达某一个数值时所需UGS
2.交流参数
低频跨导gm 它是描述栅、 源电压对漏极电流控制作用。
极间电容 场效应管三个电极之间电容, 它值越小表示管子性能越好。
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UDS。
栅极击穿电压 结型场效应管正常工作时, 栅、 源极之间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都有着显著优势。
因为输入阻抗极高, MOSFET管栅极微量感应电荷产生电势足以击穿绝缘层而损坏器件。过去很多介绍绝缘栅型场效应管资料中, 通常都需要用捆扎(短接)器件三只管脚, 待MOS管焊接到电路板以后再剪去捆扎线如图1所表示, 使用非常烦琐。
一、 基础类型MOS管测试
MOS管内部保护步骤有多个类型, 这就决定了测量过程存在着多样性, 常见NMOS管内部结构如图3、 图4所表示。
图3、 图4所表示NMOS管D-S间均并联有一只寄生二极管(InternalDiode)。与图3稍有不一样, 图4所表示NMOS管G-S之间还设计了一只类似于双向稳压管元件"保护二极管", 因为保护二极管开启电压较高, 用万用表通常无法测量出该二极管单向导电性。所以, 这两种管子测量方法基础类似, 具体测试步骤以下:
1．MOS管栅极与漏、 源两极之间绝缘阻值很高, 所以在测试过程中G-D、 G-S之间均表现出很高电阻值。而寄生二极管存在将使D、 S两只管脚间表现出正反向阻值差异很大现象。选择指针万用表R×1kΩ挡, 轮番测试任意两只管脚之间电阻值。当指针出现较大幅度偏转时, 与黑笔相接管脚即为NMOS管S极, 与红笔相接管脚为漏极D, 剩下第3脚则为栅极G, 如图5所表示。
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放电荷所建立起电压UGS。图4所表示MOS管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, 经过上一步短接放电后, UGS降为0V, MOS管还未导通, 其D-S间电阻RDS为∞, 故指针不会发生偏转, 如图6所表示。
4．有以下两种方法能够对MOS管质量与性能作出正确判定: 第一个方法:
①用手指碰触G-D极, 此时指针向右发生偏转, 如图7所表示。手指松开后, 指针略微有部分摆动。
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∞位置, 如图8所表示。
图4所表示MOS管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∞位置。值得注意是, 测试过程中手指不要接触与测试步骤不相关管脚, 包含与漏极D相连散热片, 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之间等效结电容进行充电, 此时能够忽略万用表指针轻微偏转, 如图9所表示。
②切换到R×1Ω挡, 换挡后须立刻对挡位进行调零。将红笔接到源极S, 黑笔移到漏极D, 此时MOS管D-S极导通。依据MOS管类型不一样, 万用表指针停留在十几欧姆至零点几欧姆不等位置, 如图10所表示。
③交换黑笔与红笔位置, 万用表所指示电阻值基础不变, 说明此时MOS管D-S极已经导通。目前万用表所指示电阻值近似为D-S极导通电阻RDS(on)。因测试条件所限, 这里得到RDS(on)值往往比手册中给出经典值偏大。
对于图4所表示。MOS管, 因G-S间保护二极管存在, 万用表指针在靠近零刻度位置后, 将自动回复到电阻∞位置。
5．放大能力(跨导)估测
判定NMOS管跨导性能时, 选择万用表R×10kΩ电阻挡, 此时表内电压较高。对于垂直沟道VMOS管(如2SJ353), 用R×1kΩ挡即可完成全部测试功效。
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1／3～1／2处。指针偏转角度越大, MOS管跨导值越高。假如被测管跨导很小, 用此法测试时指针偏转幅度很小。
二、 特殊小功率MOS管测试
图3所表示MOS管在现在使用较广, 经典器件如NMOS型IRF740、 IRF830、 PMOS型IRF9630等。图4所表示MOS管以NMOS型居多, 2SKl548、 FS3KMl6A为这类MOS器件经典代表。另外, 还有一类比较特殊MOS管, 这类MOS管栅极G在并
联保护二极管同时还集成有一只电阻, 结构如图11所表示。
图11所表示MOS管在小功率器件中采取较多, 如常见2SK1825。这类NMOS管与前述两种MOS管测试方法区分较大, 正确测试步骤以下。 1．切换到万用表R×1kΩ挡, 将黑笔与某只引脚相接, 红笔分别与其它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偏转, 则与黑笔相连管脚即为源极S。这关键是因为MOS管内部集成有两只保护二极管缘故。
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识别程序进行测试:
①假设剩下管脚中某一只为漏极D并将其与黑笔相接, 红笔则接假设栅极G;
②用手指捏住假设栅极G与漏极D, 观察指针偏转情况。若指针偏转幅度较大, 则与黑笔相接管脚即为漏极D, 与红笔相接则为栅极, 测试原理如图12所表示。
三、 型号不明MOS管测量
PMOS管测量标准和方法与NMOS管类似, 在测量过程中应注意将表笔次序颠倒。
不过, 对于型号不明MOS管, 经过检测单向导电性往往只能判定出其中哪一只管脚为栅极, 而不能直接识别管子极性和D、 S极。对此, 合理测试方法以下:
1．万用表取R×1kΩ挡, 在观察到单向导电性以后, 交换两只表笔位置;
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。