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MOS管分类及区别-结型MOS管和绝缘栅型MOS管详解及区别-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-07-23 

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MOS管分类

MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制构成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但理论应用的只需增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)两大类。

MOS管分类及区别

结型场效应管(JFET)

1:结型场效应管的分类:结型场效应管有两种结构形式,它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。结型场效应管也具有三个电极,它们是:栅极;漏极;源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。

2:结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例),N沟道结构型场效应管的结构及符号,由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,当漏极电源电压ED一定时,如果栅极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流ID就愈小;反之,如果栅极电压没有那么负,则沟道变宽,ID变大,所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化,就是说,场效应管是电压控制元件。

结型场效应管工作特性

对于耗尽型的JFET,在平衡时(不加电压)时,沟道电阻最小;电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结势垒的宽度,并因此改变沟道的长度和厚度(栅极电压使沟道厚度均匀变化,源漏电压使沟道厚度不均匀变化),使沟道电阻变化,从而导致Ids变化,以实现对输入信号的放大。当Vds较低时,JFET的沟道呈现为电阻特性,是所谓电阻工作区,这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升,但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大;进一步增大Vds时,沟道即首先在漏极一端被夹断,则漏极电流达到最大而饱和(饱和电流搜大小决定于没有被夹断的沟道的电阻),这就是JFET的饱和放大区,这时JFET呈现为一个恒流源。JFET的放大作用可用所谓跨导gm = δIds / δVgsS ](Vds =常数) 来表示,要求跨导越大越好。

结型场效应管器件特点

FET的特点是:

①是电压控制器件,则不需要大的信号功率。

②是多数载流子导电的器件,是所谓单极晶体管,则无少子存储与扩散问题,速度高,噪音系数低;而且漏极电流Ids的温度关系决定于载流子迁移率的温度关系,则电流具有负的温度系数,器件具有自我保护的功能。

③输入端是反偏的p-n结, 则输入阻抗大, 便于匹配。

④输出阻抗也很大, 呈现为恒流源,这与BJT大致相同。

⑤JFET一般是耗尽型的,但若采用高阻衬底, 也可得到增强型JFET(增强型JFET在高速、低功耗电路中很有应用价值);但是一般只有短沟道的JFET才是能很好工作的增强型器件。实际上,静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。⑥沟道是处在半导体内部,则沟道中的载流子不受半导体表面的影响,因此迁移率较高、噪声较低。

绝缘栅场效应管

1:绝缘栅场效应管(MOS管)的分类:绝缘栅场效应管也有两种结构形式,它们是N沟道型和P沟道型。无论是什么沟道,它们又分为增强型和耗尽型两种。

2:它是由金属、氧化物和半导体所组成,所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管,简称MOS场效应管。

3:绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。

场效应管的工作方式有两种:当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型;当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。


结型场效应管和绝缘栅场效应管的区别

(1)从包装上辨别,由于绝缘栅型场效应管的栅极易被击穿损坏,所以管脚之间一般都是短路的或是用金属箔包裹的;而结型场效应管在包装上无特别要求。

(2)用指针式万用表的电阻档测量,用万用表的“R谴k”档或“R?00”档测G、S管脚间的阻值,若正、反向电阻都很大近乎不导通,则此管为绝缘栅型管;若电阻值呈PN结的正、反向阻值,此管为结型管。

(3)用万用表电阻档判别结型场效应管管脚一般用R?k或R?00档进行测量,测量时,任选两管脚,测正、反向电阻,阻值都相同(均为几千欧)时,该两极分别为D、S极(在使用时,这两极可互换),余下的一极为由于绝缘栅型场效应管在测量时易损坏,所以不使用此方法进行管脚识别,一般以查手册为宜。


场效应管检测方法与经验

用指针式万用表对场效应管进行判别

(1)用测电阻法判断结型场效应管的电极

根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象,可以判别出结型场效应管的三个电极。详细办法:将万用表拨在R?k档上,任选两个电极,分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等,且为几千欧姆时,则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言,漏极和源极可互换,剩下的电极确定是栅极G。也可以将万用表的黑表笔(红表笔也行)任意接触一个电极,另一只表笔顺次去接触其余的两个电极,测其电阻值。当涌现两次测得的电阻值近似相等时,则黑表笔所接触的电极为栅极,其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大,说明是PN结的反向,即都是反向电阻,可以判定是N沟道场效应管,且黑表笔接的是栅极;若两次测出的电阻值均很小,说明是正向PN结,等于正向电阻,判断为P沟道场效应管,黑表笔接的也是栅极。若不呈现上述情形,可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试,直到判别出栅极为止。

(2)用测电阻法判别场效应管的好坏

测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册表明的电阻值是否相符去判别管的好坏。详细方式:首先将万用表置于R?10或R?00档,测量源极S与漏极D之间的电阻,通常在几十欧到几千欧范畴(在手册中可知,各种不同型号的管,其电阻值是各不雷同的),如果测得阻值大于正常值,可能是因为内部接触不良;假如测得阻值是无穷大,可能是内部断极。然后把万用表置于R?10k档,再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值,当测得其各项电阻值均为无穷大,则解释管是畸形的;若测得上述各阻值太小或为通路,则说明管是坏的。要留神,若两个栅极在管内断极,可用元件代换法进行检测。

(3)用感应信号输人法估测场效应管的放大能力

具体方法:用万用表电阻的R?00档,红表笔接源极S,黑表笔接漏极D,给场效应管加上1.5V的电源电压,此时表针指示出的漏源极间的电阻值。然后用手捏住结型场效应管的栅极G,将人体的感应电压信号加到栅极上。这样,由于管的放大作用,漏源电压VDS和漏极电流Ib都要发生变化,也就是漏源极间电阻发生了变化,由此可以观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极表针摆动较小,说明管的放大能力较差;表针摆动较大,表明管的放大能力大;若表针不动,说明管是坏的。

根据上述方法,我们用万用表的R?00档,测结型场效应管3DJ2F。先将管的G极开路,测得漏源电阻RDS为600Ω,用手捏住G极后,表针向左摆动,指示的电阻RDS为12kΩ,表针摆动的幅度较大,说明该管是好的,并有较大的放大能力。

应用这种方法时要说明几点:首先,在测试场效应管用手捏住栅极时,万用表针可能向右摆动(电阻值减小),也可能向左摆动(电阻值增长)。这是由于人体感应的交流电压较高,而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同(或者工作在饱和区或者在不饱和区)所致,实验表明,多数管的RDS增大,即表针向左摆动;少数管的RDS减小,使表针向右摆动。但无论表针摆动方向如何,只要表针摆动幅度较大,就说明管有较大的放大能力。第二,此方法对MOS场效应管也实用。但要注意,MOS场效应管的输人电阻高,栅极G容许的感应电压不应过高,所以不要直接用手去捏栅极,必须用于握螺丝刀的绝缘柄,用金属杆去碰触栅极,以防止人体感应电荷直接加到栅极,引起栅极击穿。第三,每次测量结束,应当G-S极间短路一下。这是因为G-S结电容上会充有少量电荷,树立起VGS电压,造成再进行测量时表针可能不动,只有将G-S极间电荷短路放掉才行。

(4)用测电阻法判别无标记的场效应管

首先用测量电阻的方法找出两个有电阻值的管脚,也就是源极S和漏极D,余下两个脚为第一栅极G1和第二栅极G2。把先用两表笔测的源极S与漏极D之间的电阻值记下来,对调表笔再测量一次,把其测得电阻值记下来,两次测得阻值较大的一次,黑表笔所接的电极为漏极D;红表笔所接的为源极S。用这种方法判别出来的S、D极,还可以用估测其管的放大能力的方法进行验证,即放大能力大的黑表笔所接的是D极;红表笔所接地是8极,两种方法检测结果均应一样。当确定了漏极D、源极S的位置后,按D、S的对应位置装人电路,一般G1、G2也会依次对准位置,这就确定了两个栅极G1、G2的位置,从而就确定了D、S、G1、G2管脚的顺序。

(5)用测反向电阻值的变化判断跨导的大小

对VMOS?N沟道加强型场效应管测量跨导性能时,可用红表笔接源极S、黑表笔接漏极D,这就相当于在源、漏极之间加了一个反向电压。此时栅极是开路的,管的反向电阻值是很不稳定的。将万用表的欧姆档选在R?0kΩ的高阻档,此时表内电压较高。当用手接触栅极G时,会发现管的反向电阻值有明显地变化,其变化越大,说明管的跨导值越高;如果被测管的跨导很小,用此法测时,反向阻值变化不大。


场效应管的使用注意事项

(1)为了安全使用处效应管,在线路的设计中不能超过管的耗散功率,最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。

(2)各类型场效应管在使用时,都要严厉按要求的偏置接人电路中,要遵照场效应管偏置的极性。如结型场效应管栅源漏之间是PN结,N沟道管栅极不能加正偏压;P沟道管栅极不能加负偏压,等等。

(3)MOS场效应管由于输人阻抗极高,所以在运输、储藏中必须将引出脚短路,要用金属屏蔽包装,以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意,不能将MOS场效应管放人塑料盒子内,保留时最好放在金属盒内,同时也要注意管的防潮。

(4)为了预防场效应管栅极感应击穿,请求所有测试仪器、工作台、电烙铁、线路自身都必须有良好的接地;管脚在焊接时,先焊源极;在连入电路之前,管的全体引线端保持相互短接状况,焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时,应以恰当的方法确保人体接地如采取接地环等;当然,如果能采用进步的气热型电烙铁,焊接场效应管是比拟方便的,并且确保平安;在未关断电源时,相对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上保险办法在应用场效应管时必需注意。

(5)在装置场效应管时,注意安装的位置要尽量防止凑近发烧元件;为了防管件振动,有必要将管壳体紧固起来;管脚引线在曲折时,应该大于根部尺寸5毫米处进行,以避免弯断管脚和引起漏气等。??对于功率型场效应管,要有良好的散热条件。因为功率型场效应管在高负荷前提下运用,必须设计足够的散热器,确保壳体温度不超过额定值,使器件长期稳定牢靠地工作。总之,确保场效应管安全使用,要注意的事项是多种多样,采取的安全措施也是各种各样,广大的专业技巧职员,特殊是宽大的电子喜好者,都要根据本人的实际情况动身,采用切实可行的措施,安全有效地用好场效应管。


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