二手小型平面研磨机:场效应管检测方法。。

来源:百度文库 编辑:95后网站 时间:2019/12/16 19:23:35
场效应管检测方法
一、用指针式万用表对场效应管进行
(1)用测电阻法判别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。具体方法:将万用表拨在R×1k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,剩下的电极肯定是栅极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,另一只表笔依次去接触其余的两个电极,测其电阻值。当出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,即是正向电阻,判定为P沟道场效应管,黑表笔接的也是栅极。若不出现上述情况,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标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。具体方法:首先将万用表置于R×10或R×100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围(在手册中可知,各种不同型号的管,其电阻值是各不相同的),如果测得阻值大于正常值,可能是由于内部接触不良;如果测得阻值是无穷大,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,则说明管是正常的;若测得上述各阻值太小或为通路,则说明管是坏的。要注意,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×100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×100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。
运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(电阻值增加)。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,试验表明,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场效应管也适用。但要注意,MOS场效应管的输人电阻高,栅极G允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,每次测量完毕,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,建立起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志的场效应管
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沟道增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×10kΩ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。
二、.场效应管的使用注意事项
(1)为了安全使用场效应管,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,都要严格按要求的偏置接人电路中,要遵守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、贮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,保存时最好放在金属盒内,同时也要注意管的防潮。
(4)为了防止场效应管栅极感应击穿,要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本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,管的全部引线端保持互相短接状态,焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时,应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等;当然,如果能采用先进的气热型电烙铁,焊接场效应管是比较方便的,并且确保安全;在未关断电源时,绝对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用场效应管时必须注意。
(5)在安装场效应管时,注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件;为了防管件振动,有必要将管壳体紧固起来;管脚引线在弯曲时,应当大于根部尺寸5毫米处进行,以防止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条件下运用,必须设计足够的散热器,确保壳体温度不超过额定值,使器件长期稳定可靠地工作。
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,广大的专业技术人员,特别是广大的电子爱好者,都要根据自己的实际情况出发,采取切实可行的办法,安全有效地用好场效应管。
三.VMOS场效应管
VMOS场效应管(VMOSFET)简称VMOS管或功率场效应管,其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高(≥108W)、驱动电流小(0.1μA左右),还具有耐压高(最高1200V)、工作电流大(1.5A~100A)、输出功率高(1~250W)、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身,因此在电压放大器(电压放大倍数可达数千倍)、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。

VMOS场效应功率管具有极高的输入阻抗及较大的线性放大区等优点,尤其是其具有负的电流温度系数,即在栅-源电压不变的情况下,导通电流会随管温升高而减小,故不存在由于“二次击穿”现象所引起的管子损坏现象。因此,VMOS管的并联得到广泛应用。
众所周知,传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上,其工作电流基本上是沿水平方向流动。VMOS管则不同,从图1上可以看出其两大结构特点:第一,金属栅极采用V型槽结构;第二,具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流动,而是自重掺杂N+区(源极S)出发,经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区,最后垂直向下到达漏极D。电流方向如图中箭头所示,因为流通截面积增大,所以能通过大电流。由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层,因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管。
国内生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等,典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。
下面介绍检测VMOS管的方法。
1.判定栅极G
将万用表拨至R×1k档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大,并且交换表笔后仍为无穷大,则证明此脚为G极,因为它和另外两个管脚是绝缘的。
2.判定源极S、漏极D
由图1可见,在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极。用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极。
3.测量漏-源通态电阻RDS(on)
将G-S极短路,选择万用表的R×1档,黑表笔接S极,红表笔接D极,阻值应为几欧至十几欧。
由于测试条件不同,测出的RDS(on)值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。
4.检查跨导
将万用表置于R×1k(或R×100)档,红表笔接S极,黑表笔接D极,手持螺丝刀去碰触栅极,表针应有明显偏转,偏转愈大,管子的跨导愈高。
注意事项:
(1)VMOS管亦分N沟道管与P沟道管,但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管,测量时应交换表笔的位置。
(2)有少数VMOS管在G-S之间并有保护二极管,本检测方法中的1、2项不再适用。
(3)目前市场上还有一种VMOS管功率模块,专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块,内部有N沟道、P沟道管各三只,构成三相桥式结构。
(4)现在市售VNF系列(N沟道)产品,是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管,其最高工作频率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。
(5)使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例,该管子加装140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到30W。
(6)多管并联后,由于极间电容和分布电容相应增加,使放大器的高频特性变坏,通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此,并联复合管管子一般不超过4个,而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。
可控硅检测方法
可控硅(SCR)国际通用名称为Thyyistoy,中文简称晶闸管。它能在高电压、大电流条件下工作,具有耐压高、容量大、体积小等优点,它是大功率开关型半导体器件,广泛应用在电力、电子线路中。
1. 可控硅的特性。
可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极K、控制极G三个引出脚。双向可控硅有第一阳极A1(T1),第二阳极A2(T2)、控制极G三个引出脚。
只有当单向可控硅阳极A与阴极K之间加有正向电压,同时控制极G与阴极间加上所需的正向触发电压时,方可被触发导通。此时A、K间呈低阻导通状态,阳极A与阴极K间压降约1V。单向可控硅导通后,控制器G即使失去触发电压,只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压,单向可控硅继续处于低阻导通状态。只有把阳极A电压拆除或阳极A、阴极K间电压极性发生改变(交流过零)时,单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状态。单向可控硅一旦截止,即使阳极A和阴极K间又重新加上正向电压,仍需在控制极G和阴极K间有重新加上正向触发电压方可导通。单向可控硅的导通与截止状态相当于开关的闭合与断开状态,用它可制成无触点开关。
双向可控硅第一阳极A1与第二阳极A2间,无论所加电压极性是正向还是反向,只要控制极G和第一阳极A1间加有正负极性不同的触发电压,就可触发导通呈低阻状态。此时A1、A2间压降也约为1V。双向可控硅一旦导通,即使失去触发电压,也能继续保持导通状态。只有当第一阳极A1、第二阳极A2电流减小,小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时,双向可控硅才截断,此时只有重新加触发电压方可导通。
2. 单向可控硅的检测。
万用表选电阻R*1Ω挡,用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚,此时黑表笔的引脚为控制极G,红表笔的引脚为阴极K,另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A,红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短线瞬间短接阳极A和控制极G,此时万用表电阻挡指针应向右偏转,阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔,阴极K接红表笔时,万用表指针发生偏转,说明该单向可控硅已击穿损坏。
3. 双向可控硅的检测。
用万用表电阻R*1Ω挡,用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻,结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时,该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G,另一空脚即为第二阳极A2。确定A1、G极后,再仔细测量A1、G极间正、反向电阻,读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1,红表笔所接引脚为控制极G。将黑表笔接已确定的第二阳极A2,红表笔接第一阳极A1,此时万用表指针不应发生偏转,阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接,给G极加上正向触发电压,A2、A1间阻值约10欧姆左右。随后断开A2、G间短接线,万用表读数应保持10欧姆左右。互换红、黑表笔接线,红表笔接第二阳极A2,黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转,阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接,给G极加上负的触发电压,A1、A2间的阻值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线,万用表读数应不变,保持在10欧姆左右。符合以上规律,说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确。
检测较大功率可控硅时,需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池,以提高触发电压。
晶闸管(可控硅)的管脚判别
晶闸管管脚的判别可用下述方法: 先用万用表R*1K挡测量三脚之间的阻值,阻值小的两脚分别为控制极和阴极,所剩的一脚为阳极。再将万用表置于R*10K挡,用手指捏住阳极和另一脚,且不让两脚接触,黑表笔接阳极,红表笔接剩下的一脚,如表针向右摆动,说明红表笔所接为阴极,不摆动则为控制极。
三极管的检测方法
(a) 判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极,而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时,则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时,要注意万用表表笔的极性,如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时,测得的阻值都较小,则可判定被测三极管为PNP型管;如果黑表笔接的是基极b,红表笔分别接触其他两极时,测得的阻值较小,则被测三极管为NPN型管。
(b) 判定集电极c和发射极e。(以PNP为例)将万用表置于R×100或R×1K挡,红表笔基极b,用黑表笔分别接触另外两个管脚时,所测得的两个电阻值会是一个大一些,一个小一些。在阻值小的一次测量中,黑表笔所接管脚为集电极;在阻值较大的一次测量中,黑表笔所接管脚为发射极。
C 判别高频管与低频管
高频管的截止频率大于3MHz,而低频管的截止频率则小于3MHz,一般情况下,二者是不能互换的。
D 在路电压检测判断法
在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上,由于元件的安装密度大,拆卸比较麻烦,所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡,去测量被测三极管各引脚的电压值,来推断其工作是否正常,进而判断其好坏。
2 大功率晶体三极管的检测
利用万用表检测中、小功率三极管的极性、管型及性能的各种方法,对检测大功率三极管来说基本上适用。但是,由于大功率三极管的工作电流比较大,因而其PN结的面积也较大。PN结较大,其反向饱和电流也必然增大。所以,若像测量中、小功率三极管极间电阻那样,使用万用表的R×1k挡测量,必然测得的电阻值很小,好像极间短路一样,所以通常使用R×10或R×1挡检测大功率三极管。
3 普通达林顿管的检测
用万用表对普通达林顿管的检测包括识别电极、区分PNP和NPN类型、估测放大能力等项内容。因为达林顿管的E-B极之间包含多个发射结,所以应该使用万用表能提供较高电压的R×10K挡进行测量。
4 大功率达林顿管的检测
检测大功率达林顿管的方法与检测普通达林顿管基本相同。但由于大功率达林顿管内部设置了V3、R1、R2等保护和泄放漏电流元件,所以在检测量应将这些元件对测量数据的影响加以区分,以免造成误判。具体可按下述几个步骤进行:
A 用万用表R×10K挡测量B、C之间PN结电阻值,应明显测出具有单向导电性能。正、反向电阻值应有较大差异。
B 在大功率达林顿管B-E之间有两个PN结,并且接有电阻R1和R2。用万用表电阻挡检测时,当正向测量时,测到的阻值是B-E结正向电阻与R1、R2阻值并联的结果;当反向测量时,发射结截止,测出的则是(R1+R2)电阻之和,大约为几百欧,且阻值固定,不随电阻挡位的变换而改变。但需要注意的是,有些大功率达林顿管在R1、R2、上还并有二极管,此时所测得的则不是(R1+R2)之和,而是(R1+R2)与两只二极管正向电阻之和的并联电阻值。5 带阻尼行输出三极管的检测
将万用表置于R×1挡,通过单独测量带阻尼行输出三极管各电极之间的电阻值,即可判断其是否正常。具体测试原理,方法及步骤如下:
A 将红表笔接E,黑表笔接B,此时相当于测量大功率管B-E结的等效二极管与保护电阻R并联后的阻值,由于等效二极管的正向电阻较小,而保护电阻R的阻值一般也仅有20~50 ,所以,二者并联后的阻值也较小;反之,将表笔对调,即红表笔接B,黑表笔接E,则测得的是大功率管B-E结等效二极管的反向电阻值与保护电阻R的并联阻值,由于等效二极管反向电阻值较大,所以,此时测得的阻值即是保护电阻R的值,此值仍然较小。
B 将红表笔接C,黑表笔接B,此时相当于测量管内大功率管B-C结等效二极管的正向电阻,一般测得的阻值也较小;将红、黑表笔对调,即将红表笔接B,黑表笔接C,则相当于测量管内大功率管B-C结等效二极管的反向电阻,测得的阻值通常为无穷大。
C 将红表笔接E,黑表笔接C,相当于测量管内阻尼二极管的反向电阻,测得的阻值一般都较大,约300~∞;将红、黑表笔对调,即红表笔接C,黑表笔接E,则相当于测量管内阻尼二极管的正向电阻,测得的阻值一般都较小,约几欧至几十欧。
国产三极管用颜色表示放大倍数时,一般颜色与放大倍数对应关系如下:
颜色




绿


hFE
7-15
15-25
25-40
40-55
55-80
80-120
用万用表定性判断场效应管、三极管的好坏
一、定性判断MOS型场效应管的好坏
先用万用表R×10kΩ挡(内置有9V或15V电池),把负表笔(黑)接栅极(G),正表笔(红)接源极(S)。给栅、源极之间充电,此时万用表指针有轻微偏转。再改用万用表R×1Ω挡,将负表笔接漏极(D),正笔接源极(S),万用表指示值若为几欧姆,则说明场效应管是好的。
二、定性判断结型场效应管的电极
将万用表拨至R×100档,红表笔任意接一个脚管,黑表笔则接另一个脚管,使第三脚悬空。若发现表针有轻微摆动,就证明第三脚为栅极。欲获得更明显的观察效果,还可利用人体靠近或者用手指触摸悬空脚,只要看到表针作大幅度偏转,即说明悬空脚是栅极,其余二脚分别是源极和漏极。
判断理由:JFET的输入电阻大于100MΩ,并且跨导很高,当栅极开路时空间电磁场很容易在栅极上感应出电压信号,使管子趋于截止,或趋于导通。若将人体感应电压直接加在栅极上,由于输入干扰信号较强,上述现象会更加明显。如表针向左侧大幅度偏转,就意味着管子趋于截止,漏-源极间电阻RDS增大,漏-源极间电流减小IDS。反之,表针向右侧大幅度偏转,说明管子趋向导通,RDS↓,IDS↑。但表针究竟向哪个方向偏转,应视感应电压的极性(正向电压或反向电压)及管子的工作点而定。
注意事项:
(1)试验表明,当两手与D、S极绝缘,只摸栅极时,表针一般向左偏转。但是,如果两手分别接触D、S极,并且用手指摸住栅极时,有可能观察到表针向右偏转的情形。其原因是人体几个部位和电阻对场效应管起到偏置作用,使之进入饱和区。(2)也可以用舌尖舔住栅极,现象同上。
三、晶体三极管管脚判别
三极管是由管芯(两个PN结)、三个电极和管壳组成,三个电极分别叫集电极c、发射极e和基极b,目前常见的三极管是硅平面管,又分PNP和NPN型两类。现在锗合金管已经少见了。
这里向大家介绍如何用万用表测量三极管的三个管脚的简单方法。
1.找出基极,并判定管型(NPN或PNP)
对于PNP型三极管,C、E极分别为其内部两个PN结的正极,B极为它们共同的负极,而对于NPN型三极管而言,则正好相反:C、E极分别为两个PN结的负极,而B极则为它们共用的正极,根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。具体方法如下:
将万用表拨在R×100或R×1K档上。红笔接触某一管脚,用黑表笔分别接另外两个管脚,这样就可得到三组(每组两次)的读数,当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时,若公共管脚是红表笔,所接触的是基极,且三极管的管型为PNP型;若公共管脚是黑表笔,所接触的是也是基极,且三极管的管型为NPN型。
2.判别发射极和集电极
由于三极管在制作时,两个P区或两个N区的掺杂浓度不同,如果发射极、集电极使用正确,三极管具有很强的放大能力,反之,如果发射极、集电极互换使用,则放大能力非常弱,由此即可把管子的发射极、集电极区别开来。
在判别出管型和基极b后,可用下列方法来判别集电极和发射极。
将万用表拨在R×1K档上。用手将基极与另一管脚捏在一起(注意不要让电极直接相碰),为使测量现象明显,可将手指湿润一下,将红表笔接在与基极捏在一起的管脚上,黑表笔接另一管脚,注意观察万用表指针向右摆动的幅度。然后将两个管脚对调,重复上述测量步骤。比较两次测量中表针向右摆动的幅度,找出摆动幅度大的一次。对PNP型三极管,则将黑表笔接在与基极捏在一起的管脚上,重复上述实验,找出表针摆动幅度大的一次,对于NPN型,黑表笔接的是集电极,红表笔接的是发射极。对于PNP型,红表笔接的是集电极,黑表笔接的是发射极。
这种判别电极方法的原理是,利用万用表内部的电池,给三极管的集电极、发射极加上电压,使其具有放大能力。有手捏其基极、集电极时,就等于通过手的电阻给三极管加一正向偏流,使其导通,此时表针向右摆动幅度就反映出其放大能力的大小,因此可正确判别出发射极、集电极来。
MOS场效应管
2009-10-28 20:11
MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管,英文缩写为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor),属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻(最高可达1015Ω)。它也分N沟道管和P沟道管,符号如图1所示。通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。

以N沟道为例,它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+,再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通,二者总保持等电位。图1(a)符号中的前头方向是从外向电,表示从P型材料(衬底)指身N型沟道。当漏接电源正极,源极接电源负极并使VGS=0时,沟道电流(即漏极电流)ID=0。随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS大于管子的开启电压VTN(一般约为+2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID。
国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均为单栅管),4DO1(双栅管)。它们的管脚排列(底视图)见图2。
MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起,或装在金属箔内,使G极与S极呈等电位,防止积累静电荷。管子不用时,全部引线也应短接。在测量时应格外小心,并采取相应的防静电感措施。下面介绍检测方法。
1.准备工作
测量之前,先把人体对地短路后,才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通,使人体与大地保持等电位。再把管脚分开,然后拆掉导线。
2.判定电极
将万用表拨于R×100档,首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大,证明此脚就是栅极G。交换表笔重测量,S-D之间的电阻值应为几百欧至几千欧,其中阻值较小的那一次,黑表笔接的为D极,红表笔接的是S极。日本生产的3SK系列产品,S极与管壳接通,据此很容易确定S极。
3.检查放大能力(跨导)
将G极悬空,黑表笔接D极,红表笔接S极,然后用手指触摸G极,表针应有较大的偏转。双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。为区分之,可用手分别触摸G1、G2极,其中表针向左侧偏转幅度较大的为G2极。
目前有的MOSFET管在G-S极间增加了保护二极管,平时就不需要把各管脚短路了
MOS场效应管的测量
N沟道的有国产的3D01,4D01,日产的3SK系列。G极(栅极)的确定:利用万用表的二极管档。若某脚与其他两脚间的正反压降均大于2V,即显示“1”,此脚即为栅极G。再交换表笔测量其余两脚,压降小的那次中,黑表笔接的是D极(漏极),红表笔接的是S极(源极)。
绝缘栅型场效应管实用检测方法与技巧

绝缘栅型场效应管(MOSFET)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。
目前市场上销售的MOS管的种类、封装很多,如图2所示。


其中的大多数MOS管,尤其是功率型MOS管,内部集成有完善的保护环节,使用起来与双极型三极管一样方便。不过,保护单元的存在却又使得MOS管内部结构变得更加复杂,测试方法也与传统双极型三极管大相径庭。
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,此时可以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管在目前使用较广,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。此外,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。
但是,对于型号不明的MOS管,通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。
MOS管的种类较多,测试方法也不尽相同,实际工作中需要在充分掌握上述测试原则的基础上灵活地选择合适的测试方法。