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場(chǎng)效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET))簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應管。 一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱(chēng)為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相 反,也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件,具有輸入電阻高(108~109Ω)、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、 安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn),現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
一、場(chǎng)效應管的分類(lèi) 場(chǎng)效應管分結型、絕緣柵型兩大類(lèi)。結型場(chǎng)效應管(JFET)因有兩個(gè)PN結而得名,絕緣柵型場(chǎng)效應管(JGFET)則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場(chǎng)效應管中,應用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應管,簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管(即金屬-氧化物-半導體場(chǎng)效應管MOSFET);此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應管,以及最近剛問(wèn)世的πMOS場(chǎng)效應管、VMOS功率模塊等! “礈系腊雽w材料的不同,結型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導電方式來(lái)劃分,場(chǎng)效應管又可分成耗盡型與增強型。結型場(chǎng)效應管均為耗盡型,絕緣柵型場(chǎng)效應管既有耗盡型的,也有增強型的! (chǎng)效應晶體管可分為結場(chǎng)效應晶體管和MOS場(chǎng)效應晶體管。而MOS場(chǎng)效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類(lèi)。
二、場(chǎng)效應三極管的型號命名方法 現行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同,第三位字母J代表結型場(chǎng)效應管,O代表絕緣柵場(chǎng)效應管。第二位字母代表材料,D是P型硅,反型層是N溝道;C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結型N溝道場(chǎng)效應三極管,3DO6C 是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應三極管! 〉诙N命名方法是CS鬃#,CS代表場(chǎng)效應管,鬃以數字代表型號的序號,#用字母代表同一型號中的不同規格。例如CS14A、CS45G等。
三、場(chǎng)效應管的參數場(chǎng)效應管的參數很多,包括直流參數、交流參數和極限參數,但一般使用時(shí)關(guān)注以下主要參數:
1、I DSS — 飽和漏源電流。是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中,柵極電壓U GS=0時(shí)的漏源電流。
2、UP — 夾斷電壓。是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
3、UT — 開(kāi)啟電壓。是指增強型絕緣柵場(chǎng)效管中,使漏源間剛導通時(shí)的柵極電壓。
4、gM — 跨導。是表示柵源電壓U GS — 對漏極電流I D的控制能力,即漏極電流I D變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM 是衡量場(chǎng)效應管放大能力的重要參數。
5、BUDS — 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí),場(chǎng)效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數,加在場(chǎng)效應管上的工作電壓必須小于BUDS。
6、PDSM — 最大耗散功率。也是一項極限參數,是指場(chǎng)效應管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí),場(chǎng)效應管實(shí)際功耗應小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM — 最大漏源電流。是一項極限參數,是指場(chǎng)效應管正常工作時(shí),漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應管的工作電流不應超過(guò)IDSM 幾種常用的場(chǎng)效應三極管的主要參數
四、場(chǎng)效應管的作用
1、場(chǎng)效應管可應用于放大。由于場(chǎng)效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2、場(chǎng)效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。
3、場(chǎng)效應管可以用作可變電阻。
4、場(chǎng)效應管可以方便地用作恒流源。
5、場(chǎng)效應管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
五、場(chǎng)效應管的測試
1、結型場(chǎng)效應管的管腳識別:
場(chǎng)效應管的 柵極相當于晶體管的基極,源極和漏極分別對應于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R1k檔,用兩表筆分別測量每?jì)蓚(gè)管腳間的正、反向電阻。當某兩個(gè) 管腳間的正、反向電阻相等,均為數KΩ時(shí),則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S(可互換),余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對于有4個(gè)管腳的結型場(chǎng)效應管,另外一極是屏蔽極(使用中接地)。
2、判定柵極
用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極,紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測出的阻值都很小,說(shuō)明均是正向電阻,該管屬于N溝道場(chǎng)效應管,黑表筆接的也是柵極。
制造工藝決定了場(chǎng)效應管的源極和漏極是對稱(chēng)的,可以互換使用,并不影響電路的正常工作,所以不必加以區分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。
注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應管的柵極。因為這種管子的輸入電阻極高,柵源間的極間電容又很小,測量時(shí)只要有少量的電荷,就可在極間電容上形成很高的電壓,容易將管子損壞。
3、估測場(chǎng)效應管的放大能力
將萬(wàn)用表?yè)艿絉100檔,紅表筆接源極S,黑表筆接漏極D,相當于給場(chǎng)效應管加上1.5V的電源電 壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G,將人體的感應電壓作為輸入信號加到柵極上。由于管子的放大作用,UDS和ID都將發(fā)生變 化,也相當于D-S極間電阻發(fā)生變化,可觀(guān)察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小,說(shuō)明管子的放大能力較弱;若表針不動(dòng),說(shuō)明管子已經(jīng)損 壞。
由于人體感應的50Hz交流電壓較高,而不同的場(chǎng)效應管用 電阻檔測量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同,因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動(dòng),也可能向左擺動(dòng)。少數的管子RDS減小,使表針向右擺動(dòng),多數管子的RDS增大,表針 向左擺動(dòng)。無(wú)論表針的擺動(dòng)方向如何,只要能有明顯地擺動(dòng),就說(shuō)明管子具有放大能力。本方法也適用于測MOS管。為了保護MOS場(chǎng)效應管,必須用手握住螺釘 旋具絕緣柄,用金屬桿去碰柵極,以防止人體感應電荷直接加到柵極上,將管子損壞。
MOS管每次測量完畢,G-S結電容上會(huì )充有少量電荷,建立起電壓UGS,再接著(zhù)測時(shí)表針可能不動(dòng),此時(shí)將G-S極間短路一下即可。 目前常用的結型場(chǎng)效應管和MOS型絕緣柵場(chǎng)效應管
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