MOS管分類(lèi)及區別-結型MOS管和絕緣柵型MOS管詳解及區別-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-07-23
MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構成增強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類(lèi)型，但理論應用的只需增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是這兩種。場(chǎng)效應管分為結型場(chǎng)效應管（JFET）和絕緣柵場(chǎng)效應管（MOS管）兩大類(lèi)。
1：結型場(chǎng)效應管的分類(lèi)：結型場(chǎng)效應管有兩種結構形式，它們是N溝道結型場(chǎng)效應管和P溝道結型場(chǎng)效應管。結型場(chǎng)效應管也具有三個(gè)電極，它們是：柵極；漏極；源極。電路符號中柵極的箭頭方向可理解為兩個(gè)PN結的正向導電方向。
2：結型場(chǎng)效應管的工作原理(以N溝道結型場(chǎng)效應管為例)，N溝道結構型場(chǎng)效應管的結構及符號，由于PN結中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導電的，形成了所謂耗盡區，當漏極電源電壓ED一定時(shí)，如果柵極電壓越負，PN結交界面所形成的耗盡區就越厚，則漏、源極之間導電的溝道越窄，漏極電流ID就愈??；反之，如果柵極電壓沒(méi)有那么負，則溝道變寬，ID變大，所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID的變化，就是說(shuō)，場(chǎng)效應管是電壓控制元件。
對于耗盡型的JFET，在平衡時(shí)(不加電壓)時(shí)，溝道電阻最??；電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n結勢壘的寬度，并因此改變溝道的長(cháng)度和厚度（柵極電壓使溝道厚度均勻變化，源漏電壓使溝道厚度不均勻變化），使溝道電阻變化，從而導致Ids變化，以實(shí)現對輸入信號的放大。當Vds較低時(shí)，JFET的溝道呈現為電阻特性，是所謂電阻工作區，這時(shí)漏極電流基本上隨著(zhù)電壓Vds的增大而線(xiàn)性上升，但漏極電流隨著(zhù)柵極電壓Vgs的增大而平方式增大；進(jìn)一步增大Vds時(shí)，溝道即首先在漏極一端被夾斷，則漏極電流達到最大而飽和（飽和電流搜大小決定于沒(méi)有被夾斷的溝道的電阻），這就是JFET的飽和放大區，這時(shí)JFET呈現為一個(gè)恒流源。JFET的放大作用可用所謂跨導gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數) 來(lái)表示，要求跨導越大越好。
FET的特點(diǎn)是：
①是電壓控制器件，則不需要大的信號功率。
②是多數載流子導電的器件，是所謂單極晶體管，則無(wú)少子存儲與擴散問(wèn)題，速度高，噪音系數低；而且漏極電流Ids的溫度關(guān)系決定于載流子遷移率的溫度關(guān)系，則電流具有負的溫度系數，器件具有自我保護的功能。
③輸入端是反偏的p-n結, 則輸入阻抗大, 便于匹配。
④輸出阻抗也很大, 呈現為恒流源，這與BJT大致相同。
⑤JFET一般是耗盡型的，但若采用高阻襯底, 也可得到增強型JFET(增強型JFET在高速、低功耗電路中很有應用價(jià)值)；但是一般只有短溝道的JFET才是能很好工作的增強型器件。實(shí)際上，靜電感應晶體管也就是一種短溝道的JFET。⑥溝道是處在半導體內部，則溝道中的載流子不受半導體表面的影響，因此遷移率較高、噪聲較低。
1：絕緣柵場(chǎng)效應管（MOS管）的分類(lèi)：絕緣柵場(chǎng)效應管也有兩種結構形式，它們是N溝道型和P溝道型。無(wú)論是什么溝道，它們又分為增強型和耗盡型兩種。
2：它是由金屬、氧化物和半導體所組成，所以又稱(chēng)為金屬—氧化物—半導體場(chǎng)效應管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS場(chǎng)效應管。
3：絕緣柵型場(chǎng)效應管的工作原理(以N溝道增強型MOS場(chǎng)效應管)它是利用UGS來(lái)控制“感應電荷”的多少，以改變由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況，然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時(shí)，通過(guò)工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質(zhì)的N區接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時(shí)，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著(zhù)柵極電壓的變化而變化。
場(chǎng)效應管的工作方式有兩種：當柵壓為零時(shí)有較大漏極電流的稱(chēng)為耗散型；當柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱(chēng)為增強型。
(1)從包裝上辨別，由于絕緣柵型場(chǎng)效應管的柵極易被擊穿損壞，所以管腳之間一般都是短路的或是用金屬箔包裹的；而結型場(chǎng)效應管在包裝上無(wú)特別要求。
(2)用指針式萬(wàn)用表的電阻檔測量，用萬(wàn)用表的“R譴k”檔或“R?00”檔測G、S管腳間的阻值，若正、反向電阻都很大近乎不導通，則此管為絕緣柵型管；若電阻值呈PN結的正、反向阻值，此管為結型管。
(3)用萬(wàn)用表電阻檔判別結型場(chǎng)效應管管腳一般用R?k或R?00檔進(jìn)行測量，測量時(shí)，任選兩管腳，測正、反向電阻，阻值都相同(均為幾千歐)時(shí)，該兩極分別為D、S極(在使用時(shí)，這兩極可互換)，余下的一極為由于絕緣柵型場(chǎng)效應管在測量時(shí)易損壞，所以不使用此方法進(jìn)行管腳識別，一般以查手冊為宜。
（1）用測電阻法判斷結型場(chǎng)效應管的電極
根據場(chǎng)效應管的PN結正、反向電阻值不一樣的現象，可以判別出結型場(chǎng)效應管的三個(gè)電極。詳細辦法：將萬(wàn)用表?yè)茉赗?k檔上，任選兩個(gè)電極，分別測出其正、反向電阻值。當某兩個(gè)電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時(shí)，則該兩個(gè)電極分別是漏極D和源極S。因為對結型場(chǎng)效應管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極確定是柵極Ｇ。也可以將萬(wàn)用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個(gè)電極，另一只表筆順次去接觸其余的兩個(gè)電極，測其電阻值。當涌現兩次測得的電阻值近似相等時(shí)，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，說(shuō)明是ＰＮ結的反向，即都是反向電阻，可以判定是Ｎ溝道場(chǎng)效應管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測出的電阻值均很小，說(shuō)明是正向ＰＮ結，等于正向電阻，判斷為Ｐ溝道場(chǎng)效應管，黑表筆接的也是柵極。若不呈現上述情形，可以調換黑、紅表筆按上述方法進(jìn)行測試，直到判別出柵極為止。
（2）用測電阻法判別場(chǎng)效應管的好壞
測電阻法是用萬(wàn)用表測量場(chǎng)效應管的源極與漏極、柵極與源極、柵極與漏極、柵極Ｇ1與柵極Ｇ2之間的電阻值同場(chǎng)效應管手冊表明的電阻值是否相符去判別管的好壞。詳細方式：首先將萬(wàn)用表置于Ｒ?１０或Ｒ?00檔，測量源極Ｓ與漏極Ｄ之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范疇（在手冊中可知，各種不同型號的管，其電阻值是各不雷同的），如果測得阻值大于正常值，可能是因為內部接觸不良；假如測得阻值是無(wú)窮大，可能是內部斷極。然后把萬(wàn)用表置于Ｒ?１０ｋ檔，再測柵極Ｇ1與Ｇ2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當測得其各項電阻值均為無(wú)窮大，則解釋管是畸形的；若測得上述各阻值太小或為通路，則說(shuō)明管是壞的。要留神，若兩個(gè)柵極在管內斷極，可用元件代換法進(jìn)行檢測。
（3）用感應信號輸人法估測場(chǎng)效應管的放大能力
具體方法：用萬(wàn)用表電阻的R?00檔，紅表筆接源極Ｓ，黑表筆接漏極Ｄ，給場(chǎng)效應管加上1.5Ｖ的電源電壓，此時(shí)表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結型場(chǎng)效應管的柵極Ｇ，將人體的感應電壓信號加到柵極上。這樣，由于管的放大作用，漏源電壓VDS和漏極電流Iｂ都要發(fā)生變化，也就是漏源極間電阻發(fā)生了變化，由此可以觀(guān)察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極表針擺動(dòng)較小，說(shuō)明管的放大能力較差；表針擺動(dòng)較大，表明管的放大能力大；若表針不動(dòng)，說(shuō)明管是壞的。
根據上述方法，我們用萬(wàn)用表的R?00檔，測結型場(chǎng)效應管3DJ2F。先將管的Ｇ極開(kāi)路，測得漏源電阻RDS為600Ω，用手捏?。菢O后，表針向左擺動(dòng)，指示的電阻RDS為12kΩ，表針擺動(dòng)的幅度較大，說(shuō)明該管是好的，并有較大的放大能力。
應用這種方法時(shí)要說(shuō)明幾點(diǎn)：首先，在測試場(chǎng)效應管用手捏住柵極時(shí)，萬(wàn)用表針可能向右擺動(dòng)（電阻值減?。?，也可能向左擺動(dòng)（電阻值增長(cháng)）。這是由于人體感應的交流電壓較高，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（或者工作在飽和區或者在不飽和區）所致，實(shí)驗表明，多數管的RDS增大，即表針向左擺動(dòng)；少數管的RDS減小，使表針向右擺動(dòng)。但無(wú)論表針擺動(dòng)方向如何，只要表針擺動(dòng)幅度較大，就說(shuō)明管有較大的放大能力。第二，此方法對MOS場(chǎng)效應管也實(shí)用。但要注意，MOS場(chǎng)效應管的輸人電阻高，柵極Ｇ容許的感應電壓不應過(guò)高，所以不要直接用手去捏柵極，必須用于握螺絲刀的絕緣柄，用金屬桿去碰觸柵極，以防止人體感應電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測量結束，應當G-S極間短路一下。這是因為G-S結電容上會(huì )充有少量電荷，樹(shù)立起ＶGＳ電壓，造成再進(jìn)行測量時(shí)表針可能不動(dòng)，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。
（4）用測電阻法判別無(wú)標記的場(chǎng)效應管
首先用測量電阻的方法找出兩個(gè)有電阻值的管腳，也就是源極Ｓ和漏極Ｄ，余下兩個(gè)腳為第一柵極G1和第二柵極G2。把先用兩表筆測的源極Ｓ與漏極Ｄ之間的電阻值記下來(lái)，對調表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來(lái)，兩次測得阻值較大的一次，黑表筆所接的電極為漏極Ｄ；紅表筆所接的為源極Ｓ。用這種方法判別出來(lái)的Ｓ、Ｄ極，還可以用估測其管的放大能力的方法進(jìn)行驗證，即放大能力大的黑表筆所接的是Ｄ極；紅表筆所接地是８極，兩種方法檢測結果均應一樣。當確定了漏極Ｄ、源極Ｓ的位置后，按Ｄ、Ｓ的對應位置裝人電路，一般G1、G2也會(huì )依次對準位置，這就確定了兩個(gè)柵極G1、G2的位置，從而就確定了Ｄ、S、G1、G2管腳的順序。
（5）用測反向電阻值的變化判斷跨導的大小
對ＶＭＯＳ?Ｎ溝道加強型場(chǎng)效應管測量跨導性能時(shí)，可用紅表筆接源極Ｓ、黑表筆接漏極Ｄ，這就相當于在源、漏極之間加了一個(gè)反向電壓。此時(shí)柵極是開(kāi)路的，管的反向電阻值是很不穩定的。將萬(wàn)用表的歐姆檔選在R?0kΩ的高阻檔，此時(shí)表內電壓較高。當用手接觸柵極Ｇ時(shí)，會(huì )發(fā)現管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說(shuō)明管的跨導值越高；如果被測管的跨導很小，用此法測時(shí)，反向阻值變化不大。
（1）為了安全使用處效應管，在線(xiàn)路的設計中不能超過(guò)管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數的極限值。
（2）各類(lèi)型場(chǎng)效應管在使用時(shí)，都要嚴厲按要求的偏置接人電路中，要遵照場(chǎng)效應管偏置的極性。如結型場(chǎng)效應管柵源漏之間是ＰＮ結，Ｎ溝道管柵極不能加正偏壓；Ｐ溝道管柵極不能加負偏壓，等等。
（3）MOS場(chǎng)效應管由于輸人阻抗極高，所以在運輸、儲藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來(lái)感應電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場(chǎng)效應管放人塑料盒子內，保留時(shí)最好放在金屬盒內，同時(shí)也要注意管的防潮。
（4）為了預防場(chǎng)效應管柵極感應擊穿，請求所有測試儀器、工作臺、電烙鐵、線(xiàn)路自身都必須有良好的接地；管腳在焊接時(shí)，先焊源極；在連入電路之前，管的全體引線(xiàn)端保持相互短接狀況，焊接完后才把短接材料去掉；從元器件架上取下管時(shí)，應以恰當的方法確保人體接地如采取接地環(huán)等；當然，如果能采用進(jìn)步的氣熱型電烙鐵，焊接場(chǎng)效應管是比擬方便的，并且確保平安；在未關(guān)斷電源時(shí)，相對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上保險辦法在應用場(chǎng)效應管時(shí)必需注意。
（5）在裝置場(chǎng)效應管時(shí)，注意安裝的位置要盡量防止湊近發(fā)燒元件；為了防管件振動(dòng)，有必要將管殼體緊固起來(lái)；管腳引線(xiàn)在曲折時(shí)，應該大于根部尺寸５毫米處進(jìn)行，以避免彎斷管腳和引起漏氣等。??對于功率型場(chǎng)效應管，要有良好的散熱條件。因為功率型場(chǎng)效應管在高負荷前提下運用，必須設計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過(guò)額定值，使器件長(cháng)期穩定牢靠地工作?？傊?，確保場(chǎng)效應管安全使用，要注意的事項是多種多樣，采取的安全措施也是各種各樣，廣大的專(zhuān)業(yè)技巧職員，特殊是寬大的電子喜好者，都要根據本人的實(shí)際情況動(dòng)身，采用切實(shí)可行的措施，安全有效地用好場(chǎng)效應管。
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