場效應(yīng)管是場效應(yīng)晶體管的簡稱,具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、安全工作區(qū)域?qū)挕⑹軠囟扔绊懶〉葍?yōu)點(diǎn),特別適用于要求高靈敏度和低噪聲的電路。場效應(yīng)管和三極管都能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制和放大,但由于它們的結(jié)構(gòu)和工作原理截然不同,所以二者的差別很大。三極管是一種電流控制元件,而場效應(yīng)管是一種電壓控制器件。
1 場效應(yīng)管的分類
場效應(yīng)管可分結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)兩大類。結(jié)型場效應(yīng)管因有兩個(gè)PN結(jié)而得名;絕緣柵型場效應(yīng)管則因柵極與其他電極完全絕緣而得名。結(jié)型場效應(yīng)管又分為N溝道和P溝道兩種;絕緣柵型場效應(yīng)管除有N溝道和P溝道之分外,還有增強(qiáng)型與耗盡型之分。常見場效應(yīng)管的外形如圖1所示,場效應(yīng)管的分類如圖2所示。
圖1 常見場效應(yīng)管的外形
圖2 場效應(yīng)管的分類
2 場效應(yīng)管的命名法
國產(chǎn)場效應(yīng)管的型號(hào)命名方法有兩種:第一種命名方法與普通三極管相同,第一部分用數(shù)字3表示主稱;第二部分用字母表示材料,D表示P型硅N溝道,C表示N型硅P溝道;第三部分用字母表示管子種類,字母J代表結(jié)型場效應(yīng)管,O代表絕緣柵型場效應(yīng)管;第四部分用數(shù)字表示序號(hào)。
例如,3DJ6D表示結(jié)型N溝道場效應(yīng)三極管,3D06C表示絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管。
第二種命名方法采用字母“CS”+“××#”的形式,其中“CS”代表場效應(yīng)管,“××”以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào),“#”用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格,如CS16A、CS55G等。
場效應(yīng)管在電路原理圖中常用字母“Ⅴ”、“VT”表示,在電路原理圖中的符號(hào)如圖3所示。場效應(yīng)管的圖形符號(hào)中的箭頭,是用來區(qū)分類型的。箭頭從外指向芯片表示N溝道場效應(yīng)管;箭頭從芯片指向外表示P溝道場效應(yīng)管。
圖3 場效應(yīng)管的符號(hào)
3 場效應(yīng)管的識(shí)別
與三極管一樣,場效應(yīng)管也有三個(gè)電極,分別是柵極G、源極S和漏極D。場效應(yīng)管可看做是一只普通三極管,柵極G對(duì)應(yīng)基極B,漏極D對(duì)應(yīng)集電極C,源極S對(duì)應(yīng)發(fā)射極E(N溝道對(duì)應(yīng)NPN型三極管,P溝道對(duì)應(yīng)PNP型三極管)。
場效應(yīng)管引腳排列位置根據(jù)其品種、型號(hào)及功能的不同而不同。對(duì)于大功率場效應(yīng)管,如圖4(a)所示,從左至右,引腳排列基本為G、D、S極(散熱片接D極);采用絕緣底板模塊封裝的特種場效應(yīng)管通常有四個(gè)引腳,如圖4(b)所示,上面的兩個(gè)通常為兩個(gè)S極(相連),下面的兩個(gè)分別為G、D極;采用貼片封裝的場效應(yīng)管,如圖4(c)所示,散熱片是D極,下面的三個(gè)引腳分別是G、D、S極。
圖4 場效應(yīng)管引腳的識(shí)別
4 場效應(yīng)管的檢測
4.1 指針式萬用表檢測場效應(yīng)管
結(jié)型場效應(yīng)管的源極和漏極一般可互換使用,因此一般只要判別出其柵極G即可。判別時(shí),將萬用表置于R×1k擋,任選兩電極,分別測出它們之間的正、反向電阻。若正、反向電阻值相等(約幾千歐),則該兩極為漏極D和源極S,余下的為柵極G。
也可以根據(jù)PN結(jié)單向?qū)щ娫恚瑢⑷f用表置于R×1k擋,將黑表筆接觸管子的一個(gè)電極,紅表筆分別接觸管子的另外兩個(gè)電極,若測得阻值都很小,則黑表筆所接的是柵極,且為N溝道場效應(yīng)管。對(duì)于P溝道場效應(yīng)管,紅表筆接觸管子的一個(gè)電極,黑表筆分別接觸管子的另外兩個(gè)電極,測得阻值都很小時(shí)紅表筆所接的是柵極。
檢測時(shí),若測得柵極G分別與漏極D、源極S之間均有一個(gè)固定阻值,則說明場效應(yīng)管良好;如果它們之間的阻值趨于零或無窮大,則表明場效應(yīng)管已損壞。
4.2 數(shù)字式萬用表檢測場效應(yīng)管
利用數(shù)字式萬用表不僅能判別場效應(yīng)管的電極,還可以測量場效應(yīng)管的放大系數(shù)。將數(shù)字式萬用表調(diào)至hFE擋,場效應(yīng)管的G、D、S極分別插入hFE。測量插座的B、C、E孔中(N溝道管插人NPN插座中,P溝道管插人PNP插座中),此時(shí),顯示屏上會(huì)顯示一個(gè)數(shù)值,這個(gè)數(shù)值就是場效應(yīng)管的放大系數(shù);若電極插錯(cuò)或極性插錯(cuò),則顯示屏將顯示為“000”或“1”。
5 場效應(yīng)管使用注意事項(xiàng)
為了安全有效地使用場效應(yīng)管,使用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
(1)使用場效應(yīng)管之前,必須首先搞清楚場效應(yīng)管的類型及其電極,必要時(shí)應(yīng)通過儀表進(jìn)行測試。結(jié)型場效應(yīng)管的S、D極可互換,絕緣柵型場效應(yīng)管的S、D極一般也可互換,但有些產(chǎn)品S極與襯底連在一起,這時(shí)S極與D極不能互換。
(2)在線路設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)電路的需要選擇場效應(yīng)管的類型及參數(shù),使用時(shí)不允許超過場效應(yīng)管的耗散功率、最大漏源電流和電壓的極限值。
(3)各類型場效應(yīng)管在使用時(shí),都要嚴(yán)格按要求的偏置接人電路中,要注意場效應(yīng)管偏置的極性。
(4)在安裝場效應(yīng)管時(shí),注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件;為了防止管子振動(dòng),安裝時(shí)要將管子緊固;引腳引線在彎曲時(shí),應(yīng)在大于管子根部尺寸5mm以上處進(jìn)行,以防止彎斷引腳而引起漏氣。
(5)對(duì)于絕緣柵型場效應(yīng)管(MOS管),因?yàn)闁艠O處于絕緣狀態(tài),感應(yīng)電荷不容易放掉,而且絕緣層很薄,極易擊穿,所以在使用這種類型的場效應(yīng)管時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。
①運(yùn)輸和儲(chǔ)藏中必須將引出腳短路或采用金屬屏蔽包裝,以防外來感應(yīng)電動(dòng)勢將柵極擊穿。拿場效應(yīng)管時(shí),要拿它的外殼,不要拿它的引腳,因?yàn)槿梭w帶有少量的電荷,若拿場效應(yīng)管的引腳,少量的電荷跑到柵極上,會(huì)使柵、漏結(jié)感應(yīng)充電,易擊穿場效應(yīng)管。
②焊接用的電烙鐵夕卜殼要接地,或者利用烙鐵斷電后的余熱焊接。焊接絕緣柵型場效應(yīng)管的順序是:漏極→源極→柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。為防止場效應(yīng)管擊穿,在接人電路時(shí),將管子各引線短接,焊接完再將短接線剪掉。
③在焊接前應(yīng)把電路板的電源線與地線短接,在MOS器件焊接完成后再分開。
④電路板在裝機(jī)之前,要用接地的線夾子去碰一下機(jī)器的各接線端子,再把電路板接上。
⑤測試儀器、工作臺(tái)要良好接地,要采取防靜電措施。
⑥MOS場效應(yīng)管的柵極在允許的條件下,最好接入保護(hù)晶體二極管,以防止場效應(yīng)管柵極被擊穿。
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原文標(biāo)題:場效應(yīng)管的識(shí)別與檢測
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