場(chǎng)效應管知識-話(huà)說(shuō)場(chǎng)效應管的導通電阻-KIA MOS管

話(huà)說(shuō)場(chǎng)效應管的導通電阻

由于CRT彩電很少用到場(chǎng)效應管，尤其是體積較小的貼片場(chǎng)效應管，因此部分工作者在初次檢修液晶電視時(shí)，對貼片場(chǎng)效應管能控制數安培的電流有點(diǎn)不可理解，下面就談?wù)剬?chǎng)效應管導通電阻的認識。

場(chǎng)效應管的導通電阻

半導體技術(shù)的飛速發(fā)展，使場(chǎng)效應管的性能大幅度提高，其中最重要的是導通電阻達到毫歐數量級（1Ω=1000mΩ，一根直徑0.5mm，長(cháng)度為25cm的銅線(xiàn)，電阻約為22mΩ）。場(chǎng)效應管的導通電阻是指在G、S極間加上一個(gè)偏壓（N溝道為G＋、S-、P溝道為G-、S＋），場(chǎng)效應管導通時(shí)，D、S極間的電阻值。

導通電阻這個(gè)參數在低壓大電流場(chǎng)合尤其重要，甚至比耐壓和電流指標還重要，所以尼克森公司的貼片低壓場(chǎng)效應管就直接用導通電阻的數值來(lái)作產(chǎn)品型號，如“P2804”就是指該型場(chǎng)效應管的導通電阻為28mΩ，耐壓為40V。同理，“P4404”就是指導通電阻為44mΩ，耐壓為40V。

當場(chǎng)效應管導通時(shí)，通過(guò)D、S極的電流會(huì )在導通電阻上產(chǎn)生壓降，根據焦耳定律可知：損耗在場(chǎng)效應管上的功率和導通電阻成正比，當導通電阻為1Ω時(shí)，通過(guò)5A電流，就有25W功耗，對于T0-220封裝的管子，就需配上大于25cm×25cm的散熱片，這樣才能長(cháng)期工作；當導通電阻為0.05Ω（50mΩ）時(shí)，功耗小至1.25W，此時(shí)不用外加散熱片，利用線(xiàn)路板上面積較大的銅箔散熱，就能穩定長(cháng)期工作。

現在部分貼片場(chǎng)效應管導通電阻已低至20mΩ，此時(shí)不用散熱片也可以正常工作。有人說(shuō)液晶電視中電源控制場(chǎng)效應管導通后，D、S極間沒(méi)有電壓，對此感到迷惑。實(shí)際上，DS極間有很小的電壓，只不過(guò)非常小而已，如電流為1A，導通電阻為30MΩ，電壓降就是0.03V。

不同結構的場(chǎng)效應管導通電阻差別很大，在通常情況下，耐壓越高，導通電阻就越大，如液晶電視背光板常用的N溝道＋P溝道組合管P2504，耐壓40V，電流18A，導通電阻25mΩ；用于CRT彩電電源管2SK2645，耐壓600V，電流9A，功率50W，導通電阻1.2Ω; 2SK2647，耐壓800V ， 4從40W，導通電阻4Ω。

P溝道管比同規格N溝道管的導通電阻要大1倍左右，電流也小一些，所以開(kāi)關(guān)電源都用N溝道管，但直流低電壓控制管大多用P溝道管，因為P溝道管的S極接電源輸入端，只要電源電壓在5V左右，G極就可以直接由CPU控制，CPU輸出低電平就可以使P溝道管導通，而N溝道管G極電壓要高于輸出電壓5V～10V才能導通，那么CPU輸出要經(jīng)過(guò)電平轉換才能控制N溝道管，電路較復雜。

當場(chǎng)效應管工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，如用于開(kāi)關(guān)電源、逆變器中時(shí)，由于高速開(kāi)啟和關(guān)閉都需要時(shí)間，都會(huì )產(chǎn)生功耗（頻率越高，開(kāi)／關(guān)功耗越大），因此導通電阻不是產(chǎn)生功耗的唯一來(lái)源，上述計算功耗的方法并不適用于此。隨著(zhù)制造工藝的發(fā)展，場(chǎng)效應管可以適應的頻率越來(lái)越高，開(kāi)關(guān)電源的電感、電容體積也越來(lái)越小。

在液晶電視主板上，有好幾個(gè)體積微小的DC-DC變換器，工作頻率達數百千赫茲，輸出電流可達數安培，效率可達90%，甚至更高。

場(chǎng)效應管G、S極所加偏置電壓的大小也會(huì )影響導通電阻阻值，一般標稱(chēng)值是在偏置電壓為10V時(shí)的阻值。當偏置電壓為3V時(shí)，導通電阻要比標稱(chēng)值大1倍；當偏置電壓介于導通和截止的臨界點(diǎn)電壓時(shí)，管子就處于放大狀態(tài)。

從理論上說(shuō)，場(chǎng)效應管工作原理和電子管相似，均是電壓控制型器件，G極輸入阻抗極高，激勵信號只需要電壓不需要電流，也就是無(wú)需驅動(dòng)功率，所以液晶電視中作為低壓直流電源控制的場(chǎng)效應管可以直接由CPU控制，數十微安電流就可以控制數安培的電流，如圖1所示。

場(chǎng)效應管的導通電阻

須注意的是，場(chǎng)效應管和電子管不一樣，場(chǎng)效應管G，S極間有一只數百皮法的電容（功率較大的，此電容容量可能為數千皮法）。在上述直流開(kāi)／關(guān)控制電路中，這只電容對電路影響不大，但在工作頻率很高的開(kāi)關(guān)電源中，這只電容會(huì )讓G極產(chǎn)生很大的充放電電流，如果激勵功率不夠，就會(huì )使充電時(shí)間拉長(cháng)，也就是場(chǎng)效應管導通的過(guò)程變長(cháng)；

關(guān)斷時(shí)，這一電容如放電緩慢，也會(huì )延遲關(guān)斷，從而引起功耗大幅增加，其結果是極易導致管子燒壞。所以當把場(chǎng)效應管用在功率較大、頻率較高的電路中時(shí)，要設有功率激勵電路，通常由NPN和PNP型三極管組合成推挽電路，以驅動(dòng)場(chǎng)效應管。如果激勵電路有問(wèn)題，會(huì )引起場(chǎng)效應管功耗大增甚至燒壞。

另外，液晶面板對場(chǎng)效應管的導通和關(guān)斷時(shí)間要求越快越好。如時(shí)間過(guò)長(cháng)，就會(huì )出現明顯的拖尾現象。所以邏輯板上的VGH（導通電壓）值較高，一般大于15V;為了加速關(guān)斷，還要加上一個(gè)－6V左右的負電壓VGL。

溫度上升也會(huì )使導通電阻增加，此特性要求場(chǎng)效應管在溫度較高時(shí)降額使用。在實(shí)際使用中，場(chǎng)效應管可以直接并聯(lián)應用，當并聯(lián)中的某一個(gè)管子溫度高于其他管子時(shí)，這只管子的導通電阻就會(huì )較大，從而使流過(guò)它的電流下降，即可以自動(dòng)平衡電流，從而大大提高其可靠性。對于普通雙極型三極管而言，溫度越高，導通電阻越小，流過(guò)的電流越大，這樣會(huì )形成惡性循環(huán)，最后燒壞管子。

當場(chǎng)效應管處于放大狀態(tài)時(shí)（如用于音響功放中），在輸出相同功率的情況下，工作電壓越高，通過(guò)D、S極間的電流就越小，導通電阻的功耗在整個(gè)功耗中所占比例也就越小，此時(shí)主要功耗等于加在D、S極間的電壓與通過(guò)的電流的積。在這種狀態(tài)下，管子能承受的功耗和管子的最大功率和溫升有關(guān)，有時(shí)要安裝巨大的散熱片才能正常工作，效率很低。

在實(shí)際的液晶彩電維修中，筆者認為檢修或更換場(chǎng)效應管及相關(guān)電路時(shí)，應注意以下幾點(diǎn)：

1．代換場(chǎng)效應管時(shí)須注意導通電阻這一參數，且耐壓值并非全是越高越好。并聯(lián)的場(chǎng)效應管參數要基本一致，最好換用同廠(chǎng)家同型號的。

2．如工作一會(huì )管子溫升過(guò)高，甚至燒壞管子，在排除負載問(wèn)題后要檢查激勵電路，并注意這些場(chǎng)效應管的導通電阻值，不能相差太大。

3．安裝貼片場(chǎng)效應管時(shí)，要緊貼線(xiàn)路板，有散熱片的要和銅箔可靠焊接，連通的引腳最好用焊錫連成一體，以利散熱。

4．在高頻率工作的開(kāi)關(guān)電源中，次級整流二極管須用肖特基二極管（導通電阻很小，工作頻率很高，但耐壓不高），濾波電容須用高品質(zhì)電容。如用一般的高頻二極管和電解電容代替，會(huì )大大增加元件自身功耗，甚至燒壞元件，或根本不能工作。

5．場(chǎng)效應管導通電阻的測量可按圖2所示方法測量，電壓表要用數字表低擋位，表筆要接管子引腳，以避免引線(xiàn)誤差。若電壓表讀數為0.1v，則表明此管導通電阻為100mn。測P溝道場(chǎng)效應管時(shí)，交換電源正負極即可。圖中電源電壓VCC為10V～20V，但要求用穩壓電源，輸出電流應大于1A;R1阻值為10Ω～20Ω（使流過(guò)D、S極間電流約為1A）。

場(chǎng)效應管的導通電阻