項目6場效應(yīng)管的檢測與識別課件

1、 項目6 場效應(yīng)管的檢測與識別【項目要求】 學(xué)會識別場效應(yīng)管的種類，熟悉各種場效應(yīng)管的名稱，了解不同類型場效應(yīng)管的作用，掌握場效應(yīng)管的檢測方法；【知識要求】（1）掌握場效應(yīng)管的種類、作用與識別方法；（2）掌握各種場效應(yīng)管的主要參數(shù)；【能力要求】（1）能用目視法判斷、識別常見場效應(yīng)管的種類，能說出各種場效應(yīng)管的名稱；（2）對場效應(yīng)管的標(biāo)識的主要參數(shù)能正確設(shè)讀，了解其作用和用途；（3）會使用萬用表對各種場效應(yīng)管進(jìn)行正確測量，并對其質(zhì)量進(jìn)行判斷。第1頁，共25頁?！卷椖繉嵤┠繕?biāo)】（1）熟悉各種場效應(yīng)管的類型和用途；（2）熟悉各種場效應(yīng)管的形狀和規(guī)格；（3）掌握萬用表檢測場效應(yīng)管的方法；【項目實施器材

2、】（1）電子產(chǎn)品：功率放大器若干臺，兩人配備一臺機(jī)器（2）各種類型、不同規(guī)格的新場效應(yīng)管若干（3）每兩人配備指針萬用表1只【項目實施步驟】（1）識讀功率放大器上各種類型的場效應(yīng)管；（2）用萬用表對電路板上的場效應(yīng)管進(jìn)行在線檢測項目實施方法與步驟第2頁，共25頁。（3）用萬用表對與電路板上相同的新場效應(yīng)管進(jìn)行離線檢測，并分析比較在線與離線檢測的結(jié)果【項目考核】（1）功放上各種類型的場效應(yīng)管名稱；（2）不同類型場效應(yīng)管主要指標(biāo)的識讀；（3）將新的和已損壞的場效應(yīng)管混合在一起，先進(jìn)行外觀識別，再用萬用表進(jìn)行檢測，找出已損壞的元器件，說明其故障類型；【實訓(xùn)報告】 報告內(nèi)容應(yīng)包括項目實施目標(biāo)、項目實施器

3、材、項目實施步驟、場效應(yīng)管測量數(shù)據(jù)和實訓(xùn)體會，并按照下列要求將每次結(jié)果填入表中。第3頁，共25頁。操作1：功率放大器上場效應(yīng)管的直觀識別要求：對電路板上各種場效應(yīng)管進(jìn)行直觀識別，將結(jié)果填入表61中；表61：場效應(yīng)管的直觀識別記錄表序號場效應(yīng)管外形場效應(yīng)管型號場效應(yīng)管材料場效應(yīng)管類型備注第4頁，共25頁。操作2：場效應(yīng)管的3個極間的正向電阻和反向電阻要求：用指針式萬用表對場效應(yīng)管的3個正向電阻、反向電阻進(jìn)行測量，將結(jié)果填入表62。表62：出納嘎效應(yīng)管的正向電阻、反向電阻測量記錄表序號場效應(yīng)管型號管型（結(jié)型、絕緣柵型）漏源的正向電阻漏源的反向電阻柵源的電阻質(zhì)量判斷第5頁，共25頁。 概述:（1）場

4、效應(yīng)管是電壓控制型半導(dǎo)體器件。特點：輸入電阻高（107109歐）、噪聲小、功耗低、無二次擊穿，特別適用于高靈敏度和低噪聲的電路。（2）場效應(yīng)管和三極管一樣能實現(xiàn)信號的控制與放大，但構(gòu)造和原理完全不同，二者差別很大。（3）普通三極管是電流控制型(iBiC)元件，工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，所以稱為雙極性晶體管；場效應(yīng)管是電壓控制型器件 (uGS iD) ，工作時，只有一種載流子參與導(dǎo)電，是單極性晶體管。項目相關(guān)知識第6頁，共25頁。知識1 場效應(yīng)管的類型、結(jié)構(gòu)、原理 場效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型N溝道P溝道（耗盡型）增強(qiáng)型耗盡型N溝

5、道P溝道N溝道P溝道第7頁，共25頁。一、 結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)（一）結(jié)構(gòu) (以N溝道為例) 1、它是在一塊N型半導(dǎo)體的兩邊利用雜質(zhì)擴(kuò)散出高濃度的P型區(qū)域,用P+表示,形成兩個P+N結(jié)。 2、 N型半導(dǎo)體的兩端引出兩個電極，分別稱 為漏極D和源極S。把兩邊的P區(qū)引出電極 并連在一起稱為柵極G。 3、如果在漏-源極間加上正向電壓,N區(qū)中的 多子(也就是電子)可以導(dǎo)電。它們從源極 S出發(fā)，流向漏極D。電流方向由D指向S， 稱為漏極電流ID。 4、由于導(dǎo)電溝道是N型的，故稱為N溝道結(jié)型 場效應(yīng)管。 第8頁，共25頁。它的三個電極D、G、S分別與晶體管的C、B、E極相對應(yīng)。5、符號：箭頭方向表示P

6、N結(jié)的正向電流方向。 （二）工作原理1、 UDS=0時： VGS 對導(dǎo)電溝道寬度的影響。第9頁，共25頁。VGS 增加，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻變大。圖C夾斷，此時，VGS=UP,叫夾斷電壓。VGS越負(fù)，溝道越窄UP稱為夾斷電壓第10頁，共25頁。2、UDS0，產(chǎn)生IDVGS越負(fù)，溝道越窄VGSID第11頁，共25頁。1、結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）場效應(yīng)管的三個極：柵極（G）、源極（S）、漏極（D）【閘門、水庫、出水口】（2）N型溝道源極提供電子，電流從漏極源極； P型溝道源極提供空穴，電流從源極漏極；（3）N溝道結(jié)型場效應(yīng)管源極與漏極以N型半導(dǎo)體溝道連接，柵極 則是P型半導(dǎo)體，分別由接

7、點接到外圍電路。（4）場效應(yīng)管工作時對偏置電壓要求如下： 柵源加負(fù)電壓（UGS0），柵源間的PN結(jié)反偏，柵極電 流（IG0），場效應(yīng)管呈現(xiàn)很高的輸入電阻。（108） 漏 源極間加正電壓（UDS0），使N溝道中的多數(shù)載流子 在電場作用下，由源極向漏極漂移，形成漏極電流（iD） 漏極電流（iD）主要受柵源電壓（UGS）控制，同時，也受 漏 源電壓（UDS）的影響。 工作過程分析：先假定UDS0。 當(dāng)UGS0溝道較寬，電阻較?。?第12頁，共25頁。 當(dāng)UGS0，隨著值的增加，在這個反偏電壓作用下，兩個PN結(jié)耗盡層加寬，溝道將變窄，溝道電阻加大。 當(dāng)UGS值大到一定值，耗盡層在夾道中合攏，漏源電阻無

8、窮大，iD=0，此時的UGS稱為夾斷電壓，用UP表示。上述分析表明：改變UGS的大小，可以有效控制溝道電阻的大?。煌瑫r加上UDS，漏極電流iD將受UGS控制， UGS值增加，溝道電阻增大， iD減?。籙DS對iD的影響。假定UGS不變。 當(dāng)UDS增加時，導(dǎo)電溝道呈稧形，溝道寬度不均勻，在預(yù)夾斷前， iD隨UDS的增加幾乎呈線性地增加。 當(dāng)UDS增加到UDS UGS UP，即UGD UGS UDS UP（夾斷電壓），溝道預(yù)夾斷，漏極附近的耗盡層在A點處合攏，此時，與完全夾斷不同， iD0，但此后， UDS再增加， iD變化不大。結(jié)型場效應(yīng)管的柵極與溝道之間的PN結(jié)是反向偏置的，所以，柵極電流iG

9、0，輸入電阻很高；漏極電流受柵源電壓UGS控制，所以，場效應(yīng)管是電壓控制電流器件；預(yù)夾斷前，即UDS較小時， iD與 UDS基本呈線性關(guān)系；預(yù)夾斷后， iD趨于飽和；第13頁，共25頁。第14頁，共25頁。二、 絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)（一）N溝道增強(qiáng)型MOS管 結(jié)構(gòu) 四個電極：漏極D，源極S, 柵極G 和 襯底B。（二）工作原理當(dāng)UGS=0V時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的 二極管，在d、s之間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。當(dāng)UGS0V時縱向電場，增加UGS縱向電場將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面形成導(dǎo)電溝道，如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流I d第15頁，共25頁。定義：開啟

10、電壓(UT)-剛剛產(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS。N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性：UGSUT，管子截止；UGSUT，管子導(dǎo)通。UGS 越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓UDS作用下，漏極電流ID越大。第16頁，共25頁。2、絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET)的構(gòu)造與原理 結(jié)構(gòu) 在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上，制作兩個高摻雜濃度的N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個電極，分別作漏極D和源極S。在半導(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層，絕緣層上再裝上一個鋁電極,作為柵極G。在襯底上也引出一個電極B，這就構(gòu)成了一個N溝道增強(qiáng)型MOS管。 MOS管的源極和襯底接在一起，柵極與源、漏極是絕緣的。 原理 增

11、強(qiáng)型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓VGS=0時，即使加上漏-源電壓VDS，而且不論VDS的極性如何，總有一個PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時漏極電流I D0。第17頁，共25頁。在柵-源極間加上正向電壓，即VGS0，則柵極和襯底之間產(chǎn)生一個由柵極指向襯底的電場，這個電場排斥空穴吸引電子。當(dāng)VGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強(qiáng)時，漏-源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)。 VGS 增加，吸引到P襯底表面層的電子就增多，當(dāng)VGS達(dá)到某一數(shù)值時，便形成一個N型薄層，且與兩個N+區(qū)相連通，在漏-源極間形成N型導(dǎo)電溝道。 VGS 越大，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。把

12、開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，用VT表示。 N溝道增強(qiáng)型MOS管，在VGS VT時，不能形成導(dǎo)電溝道，管 子處于截止?fàn)顟B(tài)。只有當(dāng)VGS VT時， 才有溝道形成，此時在漏-源極間加上正 向電壓V DS，才有漏極電流產(chǎn)生。而且VGS 增大時，溝道變厚，溝道電阻減小， V DS 增大。這種必須在V DS VT時才能形成導(dǎo) 電溝道的MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。第18頁，共25頁。3、場效應(yīng)管的主要參數(shù)（1）開啟電壓V T (MOSFET) 通常將剛剛形成導(dǎo)電溝道、出現(xiàn)漏極電流 ID 時對應(yīng)的柵源電壓稱為開啟電壓，用V GS(th) 或V T 。 開啟電壓V T是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)。當(dāng)柵源

13、電壓V GS小于開啟電壓的絕對值時，場效應(yīng)管不能導(dǎo)通。（2）夾斷電壓V P (JFET) 當(dāng)V DS 為某一固定值（如10V），使 iD 等于某一微小電流（如50mA）時，柵源極間加的電壓即為夾斷電壓。當(dāng)V GSV P 時，漏極電流為零。（3）飽和漏極電流IDSS(JFET) 飽和漏極電流IDSS 是在V GS0的條件下，場效應(yīng)管發(fā)生預(yù)夾斷時的漏極電流。 IDSS 是結(jié)型場效應(yīng)管所能輸出的最大電流。（4）直流輸入電阻RGS 漏源短路，柵源加電壓時，柵源極之間的直流電阻。 結(jié)型： RGS 107 ；MOS管： RGS 109 1015 ；第19頁，共25頁。（5）跨導(dǎo)gm 漏極電流的微變量與柵源

14、電壓微變量之比，即 gmID/ VGS。它是衡量場效應(yīng)管柵源電壓對漏極電流 控制能力的一個參數(shù)。 gm相當(dāng)于三極管的hFE。（6）最大漏極功耗PD PD=UDS*ID，相當(dāng)于三極管的PCM。第20頁，共25頁。知識2 場效應(yīng)管的識別與檢測1、場效應(yīng)管的識別（1）兩種命名方法： 與普通三極管相同， 第三位字母：J：結(jié)型場效應(yīng)管；O：絕緣柵場效應(yīng)管； 第二位字母：D:P型硅N型溝道；C：N型硅P型溝道；例：3DJ6D: 結(jié)型N型溝道場效應(yīng)管； 3DO6C:絕緣柵型N溝道場效應(yīng)管； 采用“CS”“XX” CS：場效應(yīng)管； XX：以數(shù)字代表型號的序號； ： 代表同一型號中的不同規(guī)格；例：CS16A；C

15、S55G第21頁，共25頁。（2）場效應(yīng)管外形圖第22頁，共25頁。知識3 場效應(yīng)管的檢測1、用指針式萬用表檢測場效應(yīng)管 場效應(yīng)管因輸入電阻高，柵源間電容非常小，感應(yīng)少量電荷就會在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），損壞管子。所以，出廠時，各引腳絞合在一起，短接各引腳。（不用時，也應(yīng)短接）。（1）電極的判別根據(jù)PN結(jié)正反向電阻的不同，判別結(jié)型場效應(yīng)管的G、D、S方法一：萬用表置“R1k”檔，任選兩電極，分別測出它們之間的正、反向電阻，若正、反向電阻相等，則該兩極為漏極（D）和源極（S），余下的是刪極（G）。方法二：萬用表的黑表棒接一個電極，另一表棒依次接觸其余兩個電極，測其電阻。若兩次測

16、得的電阻近似相等，則該黑表棒接的是柵極，余下的兩個為D極和S極。若兩次電阻均很大，則說明測的是PN結(jié)反向電阻，可判定是N溝道場效應(yīng)管；若電阻均很小，即是正向PN結(jié)，可判定P溝道場效應(yīng)管。第23頁，共25頁。（2）放大倍數(shù)的測量 將萬用表置“R1k”或“R100”檔，兩表棒分別接觸D極和S極 用手靠近或接觸G極，此時指針右擺，擺動幅度越大，放大倍數(shù)越大。 對于MOS管，為防止柵極擊穿，一般在G-S極間接一幾兆歐的大電阻，然后按其上述方法測量。（3）判別JFET的好壞 檢查兩個PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，PN結(jié)正常，管子是好的，否則為壞的。測漏源間的電阻RDS，應(yīng)為幾千歐；若RDS0或RDS，則管子已壞。測RDS時，用手靠近柵極G，表針應(yīng)明顯擺