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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；【项目实施器材】（1）电子产品：功
2、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标、项目实施器材、项目实施步骤、场效应管测量数据和
3、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
4、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
5、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（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
6、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，
7、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 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
8、，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
9、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
10、、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。
11、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)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
12、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，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
13、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
14、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（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
15、，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，幅度越大，管子的性能越好。,1、场效应管的主要技术指标有夹断电压UGS（Off）、开启电压：UGS（th）、和饱和漏电流IDSS、低频跨导gm、最大耗散功率PDM和栅源击穿电压U(BR)GS等。2、检测场效应管最常用的方法是用万用表测量PN结的正反向电阻，根据测量结果可以判定场效应管的管型、极性、好坏。,项目小结,课后练习,1、场效应管有何应用?场效应管主要有哪些性能参数？2、如何用万用表判定场效应管的好坏和极性？3、能否用万用表来测量MOS场效应管的好坏和极性？,
