项目6场效应管的检测与识别

1、项目6 场效应管的检测与识别 【项目要求】 学会识别场效应管的种类，熟悉各种场效应管的名称，了解不同类型场效应管的作用，掌握场效应管的检测方法； 【知识要求】 （1）掌握场效应管的种类、作用与识别方法； （2）掌握各种场效应管的主要参数； 【能力要求】 （1）能用目视法判断、识别常见场效应管的种类，能说出各种场效应管的名称； （2）对场效应管的标识的主要参数能正确设读，了解其作用和用途； （3）会使用万用表对各种场效应管进行正确测量，并对其质量进行判断。,【项目实施目标】 （1）熟悉各种场效应管的类型和用途； （2）熟悉各种场效应管的形状和规格； （3）掌握万用表检测场效应管的方法； 【项目实

2、施器材】 （1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台机器 （2）各种类型、不同规格的新场效应管若干 （3）每两人配备指针万用表1只 【项目实施步骤】 （1）识读功率放大器上各种类型的场效应管； （2）用万用表对电路板上的场效应管进行在线检测,项目实施方法与步骤,（3）用万用表对与电路板上相同的新场效应管进行离线检测，并分析比较在线与离线检测的结果 【项目考核】 （1）功放上各种类型的场效应管名称； （2）不同类型场效应管主要指标的识读； （3）将新的和已损坏的场效应管混合在一起，先进行外观识别，再用万用表进行检测，找出已损坏的元器件，说明其故障类型； 【实训报告】 报告内容应包括项目实施目

3、标、项目实施器材、项目实施步骤、场效应管测量数据和实训体会，并按照下列要求将每次结果填入表中。,操作1：功率放大器上场效应管的直观识别 要求：对电路板上各种场效应管进行直观识别，将结果填入表61中； 表61：场效应管的直观识别记录表,操作2：场效应管的3个极间的正向电阻和反向电阻 要求：用指针式万用表对场效应管的3个正向电阻、反向电阻进行测量，将结果填入表62。 表62：出纳嘎效应管的正向电阻、反向电阻测量记录表,概述: （1）场效应管是电压控制型半导体器件。特点：输入电阻高（107109欧）、噪声小、功耗低、无二次击穿，特别适用于高灵敏度和低噪声的电路。 （2）场效应管和三极管一样能实现信号

4、的控制与放大，但构造和原理完全不同，二者差别很大。 （3）普通三极管是电流控制型(iBiC)元件，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以称为双极性晶体管；场效应管是电压控制型器件 (uGS iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，是单极性晶体管。,项目相关知识,知识1 场效应管的类型、结构、原理 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。,一、 结型场效应管(JFET) （一）结构 (以N沟道为例) 1、它是在一块N型半导体的两边利用杂质扩散出高浓度的P型区域,用P+表示,形成两个P+N结。 2、 N型半导体的两端引出两个电极，分别称 为漏极D和源极S。把两边的P区引出电极 并连在一起称为栅极

5、G。 3、如果在漏-源极间加上正向电压,N区中的 多子(也就是电子)可以导电。它们从源极 S出发，流向漏极D。电流方向由D指向S， 称为漏极电流ID。 4、由于导电沟道是N型的，故称为N沟道结型 场效应管。,它的三个电极D、G、S分别与晶体管的C、B、E极相对应。,5、符号：,箭头方向表示PN结的正向电流方向。,（二）工作原理 1、 UDS=0时： VGS 对导电沟道宽度的影响。,VGS 增加，导电沟道变窄，沟道电阻变大。图C夹断，此时，VGS=UP,叫夹断电压。,VGS越负，沟道越窄,UP称为夹断电压,2、UDS0，产生ID,VGS越负，沟道越窄,VGSID,1、结型场效应管的结构和工作原理

6、 （1）场效应管的三个极：栅极（G）、源极（S）、漏极（D）【闸门、水库、出水口】 （2）N型沟道源极提供电子，电流从漏极源极； P型沟道源极提供空穴，电流从源极漏极； （3）N沟道结型场效应管源极与漏极以N型半导体沟道连接，栅极 则是P型半导体，分别由接点接到外围电路。 （4）场效应管工作时对偏置电压要求如下： 栅源加负电压（UGS0），栅源间的PN结反偏，栅极电 流（IG0），场效应管呈现很高的输入电阻。（108） 漏 源极间加正电压（UDS0），使N沟道中的多数载流子 在电场作用下，由源极向漏极漂移，形成漏极电流（iD） 漏极电流（iD）主要受栅源电压（UGS）控制，同时，也受 漏 源电

7、压（UDS）的影响。 工作过程分析：先假定UDS0。 当UGS0沟道较宽，电阻较小；,当UGS0，随着值的增加，在这个反偏电压作用下，两个PN结耗尽层加宽，沟道将变窄，沟道电阻加大。 当UGS值大到一定值，耗尽层在夹道中合拢，漏源电阻无穷大，iD=0，此时的UGS称为夹断电压，用UP表示。 上述分析表明：改变UGS的大小，可以有效控制沟道电阻的大小；同时加上UDS，漏极电流iD将受UGS控制， UGS值增加，沟道电阻增大， iD减小； UDS对iD的影响。假定UGS不变。 当UDS增加时，导电沟道呈稧形，沟道宽度不均匀，在预夹断前， iD随UDS的增加几乎呈线性地增加。 当UDS增加到UDS

8、UGS UP，即UGD UGS UDS UP（夹断电压），沟道预夹断，漏极附近的耗尽层在A点处合拢，此时，与完全夹断不同， iD0，但此后， UDS再增加， iD变化不大。 结型场效应管的栅极与沟道之间的PN结是反向偏置的，所以，栅极电流iG0，输入电阻很高； 漏极电流受栅源电压UGS控制，所以，场效应管是电压控制电流器件； 预夹断前，即UDS较小时， iD与 UDS基本呈线性关系；预夹断后， iD趋于饱和；,二、 绝缘栅型场效应管(MOSFET),（一）N沟道增强型MOS管 结构 四个电极：漏极D，源极S, 栅极G 和 衬底B。 （二）工作原理,当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二

9、极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。 当UGS0V时纵向电场，增加UGS纵向电场将P区少子电子聚集到P区表面形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流I d,定义： 开启电压(UT)-刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。 N沟道增强型MOS管的基本特性： UGSUT，管子截止； UGSUT，管子导通。 UGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压UDS作用下，漏极电流ID越大。,2、绝缘栅型场效应管（MOSFET)的构造与原理 结构 在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极D和源极S。在半导体表面覆盖一层很薄的二氧

10、化硅(SiO2)绝缘层，绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极G。在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。 MOS管的源极和衬底接在一起，栅极与源、漏极是绝缘的。 原理 增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0时，即使加上漏-源电压VDS，而且不论VDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流I D0。,在栅-源极间加上正向电压，即VGS0，则栅极和衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场，这个电场排斥空穴吸引电子。当VGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现。 VGS 增加，吸

11、引到P衬底表面层的电子就增多，当VGS达到某一数值时，便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏-源极间形成N型导电沟道。 VGS 越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，用VT表示。 N沟道增强型MOS管，在VGS VT时，不能形成导电沟道，管 子处于截止状态。只有当VGS VT时， 才有沟道形成，此时在漏-源极间加上正 向电压V DS，才有漏极电流产生。而且VGS 增大时，沟道变厚，沟道电阻减小， V DS 增大。这种必须在V DS VT时才能形成导 电沟道的MOS管称为增强型MOS管。,3、场效应管的主要参数 （1）开启电压V T (MOSFET

12、) 通常将刚刚形成导电沟道、出现漏极电流 ID 时对应的栅源电压称为开启电压，用V GS(th) 或V T 。 开启电压V T是MOS增强型管的参数。当栅源电压V GS小于开启电压的绝对值时，场效应管不能导通。 （2）夹断电压V P (JFET) 当V DS 为某一固定值（如10V），使 iD 等于某一微小电流（如50mA）时，栅源极间加的电压即为夹断电压。当V GSV P 时，漏极电流为零。 （3）饱和漏极电流IDSS(JFET) 饱和漏极电流IDSS 是在V GS0的条件下，场效应管发生预夹断时的漏极电流。 IDSS 是结型场效应管所能输出的最大电流。 （4）直流输入电阻RGS 漏源短路，

13、栅源加电压时，栅源极之间的直流电阻。 结型： RGS 107 ；MOS管： RGS 109 1015 ；,（5）跨导gm 漏极电流的微变量与栅源电压微变量之比，即 gmID/ VGS。它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流 控制能力的一个参数。 gm相当于三极管的hFE。 （6）最大漏极功耗PD PD=UDS*ID，相当于三极管的PCM。,知识2 场效应管的识别与检测 1、场效应管的识别 （1）两种命名方法： 与普通三极管相同， 第三位字母：J：结型场效应管；O：绝缘栅场效应管； 第二位字母：D:P型硅N型沟道；C：N型硅P型沟道； 例：3DJ6D: 结型N型沟道场效应管； 3DO6C:绝缘栅型N

14、沟道场效应管； 采用“CS”“XX” CS：场效应管； XX：以数字代表型号的序号； ： 代表同一型号中的不同规格； 例：CS16A；CS55G,（2）场效应管外形图,知识3 场效应管的检测 1、用指针式万用表检测场效应管 场效应管因输入电阻高，栅源间电容非常小，感应少量电荷就会在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），损坏管子。所以，出厂时，各引脚绞合在一起，短接各引脚。（不用时，也应短接）。 （1）电极的判别 根据PN结正反向电阻的不同，判别结型场效应管的G、D、S 方法一：万用表置“R1k”档，任选两电极，分别测出它们之间的正、反向电阻，若正、反向电阻相等，则该两极为漏极（D）和源极（

15、S），余下的是删极（G）。 方法二：万用表的黑表棒接一个电极，另一表棒依次接触其余两个电极，测其电阻。若两次测得的电阻近似相等，则该黑表棒接的是栅极，余下的两个为D极和S极。若两次电阻均很大，则说明测的是PN结反向电阻，可判定是N沟道场效应管；若电阻均很小，即是正向PN结，可判定P沟道场效应管。,（2）放大倍数的测量 将万用表置“R1k”或“R100”档，两表棒分别接触D极和S极 用手靠近或接触G极，此时指针右摆，摆动幅度越大，放大倍数越大。 对于MOS管，为防止栅极击穿，一般在G-S极间接一几兆欧的大电阻，然后按其上述方法测量。 （3）判别JFET的好坏 检查两个PN结的单向导电性，PN结正常，管子是好的，否则为坏的。测漏源间的电阻RDS，应为几千欧；若RDS0或RDS，则管子已坏。测RDS时，用手靠近栅极G，表针应明显摆动