MOS管分類

MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構(gòu)成增強(qiáng)型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但理論應(yīng)用的只需增強(qiáng)型的N溝道MOS管和增強(qiáng)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(yīng)管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOS管）兩大類。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）

1：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的分類：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管也具有三個(gè)電極，它們是：柵極；漏極；源極。電路符號(hào)中柵極的箭頭方向可理解為兩個(gè)PN結(jié)的正向?qū)щ姺较颉?/span>

2：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理(以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例)，N溝道結(jié)構(gòu)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)，由于PN結(jié)中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導(dǎo)電的，形成了所謂耗盡區(qū)，當(dāng)漏極電源電壓ED一定時(shí)，如果柵極電壓越負(fù)，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，則漏、源極之間導(dǎo)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(fù)，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(yīng)管是電壓控制元件。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作特性

對(duì)于耗盡型的JFET，在平衡時(shí)(不加電壓)時(shí)，溝道電阻最小；電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n結(jié)勢(shì)壘的寬度，并因此改變溝道的長(zhǎng)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(dǎo)致Ids變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的放大。當(dāng)Vds較低時(shí)，JFET的溝道呈現(xiàn)為電阻特性，是所謂電阻工作區(qū)，這時(shí)漏極電流基本上隨著電壓Vds的增大而線性上升，但漏極電流隨著柵極電壓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(dá)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(qū)，這時(shí)JFET呈現(xiàn)為一個(gè)恒流源。JFET的放大作用可用所謂跨導(dǎo)gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數(shù)) 來(lái)表示，要求跨導(dǎo)越大越好。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管器件特點(diǎn)

FET的特點(diǎn)是：

①是電壓控制器件，則不需要大的信號(hào)功率。

②是多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件，是所謂單極晶體管，則無(wú)少子存儲(chǔ)與擴(kuò)散問(wèn)題，速度高，噪音系數(shù)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(fù)的溫度系數(shù)，器件具有自我保護(hù)的功能。

③輸入端是反偏的p-n結(jié), 則輸入阻抗大, 便于匹配。

④輸出阻抗也很大, 呈現(xiàn)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(qiáng)型JFET(增強(qiáng)型JFET在高速、低功耗電路中很有應(yīng)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(qiáng)型器件。實(shí)際上，靜電感應(yīng)晶體管也就是一種短溝道的JFET。⑥溝道是處在半導(dǎo)體內(nèi)部，則溝道中的載流子不受半導(dǎo)體表面的影響，因此遷移率較高、噪聲較低。

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

1：絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOS管）的分類：絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也有兩種結(jié)構(gòu)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(qiáng)型和耗盡型兩種。

2：它是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成，所以又稱為金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。

3：絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理(以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管)它是利用UGS來(lái)控制“感應(yīng)電荷”的多少，以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，然后達(dá)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(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導(dǎo)電溝道，即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時(shí)，溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變，導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

場(chǎng)效應(yīng)管的工作方式有兩種：當(dāng)柵壓為零時(shí)有較大漏極電流的稱為耗散型；當(dāng)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為增強(qiáng)型。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的區(qū)別

(1)從包裝上辨別，由于絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)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(jié)型場(chǎng)效應(yīng)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(cè)量，用萬(wàn)用表的“R譴k”檔或“R?00”檔測(cè)G、S管腳間的阻值，若正、反向電阻都很大近乎不導(dǎo)通，則此管為絕緣柵型管；若電阻值呈PN結(jié)的正、反向阻值，此管為結(jié)型管。

(3)用萬(wàn)用表電阻檔判別結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管管腳一般用R?k或R?00檔進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)，任選兩管腳，測(cè)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(yīng)管在測(cè)量時(shí)易損壞，所以不使用此方法進(jìn)行管腳識(shí)別，一般以查手冊(cè)為宜。

場(chǎng)效應(yīng)管檢測(cè)方法與經(jīng)驗(yàn)

用指針式萬(wàn)用表對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行判別

（1）用測(cè)電阻法判斷結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電極

根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)電極。詳細(xì)辦法：將萬(wàn)用表?yè)茉赗?k檔上，任選兩個(gè)電極，分別測(cè)出其正、反向電阻值。當(dāng)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?yàn)閷?duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)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(cè)其電阻值。當(dāng)涌現(xiàn)兩次測(cè)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(cè)出的電阻值均很大，說(shuō)明是ＰＮ結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是Ｎ溝道場(chǎng)效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測(cè)出的電阻值均很小，說(shuō)明是正向ＰＮ結(jié)，等于正向電阻，判斷為Ｐ溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若不呈現(xiàn)上述情形，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進(jìn)行測(cè)試，直到判別出柵極為止。

（2）用測(cè)電阻法判別場(chǎng)效應(yīng)管的好壞

測(cè)電阻法是用萬(wàn)用表測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)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(yīng)管手冊(cè)表明的電阻值是否相符去判別管的好壞。詳細(xì)方式：首先將萬(wàn)用表置于Ｒ?１０或Ｒ?00檔，測(cè)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(cè)中可知，各種不同型號(hào)的管，其電阻值是各不雷同的），如果測(cè)得阻值大于正常值，可能是因?yàn)閮?nèi)部接觸不良；假如測(cè)得阻值是無(wú)窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬(wàn)用表置于Ｒ?１０ｋ檔，再測(cè)柵極Ｇ1與Ｇ2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測(cè)得其各項(xiàng)電阻值均為無(wú)窮大，則解釋管是畸形的；若測(cè)得上述各阻值太小或?yàn)橥?，則說(shuō)明管是壞的。要留神，若兩個(gè)柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進(jìn)行檢測(cè)。

（3）用感應(yīng)信號(hào)輸人法估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)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(yīng)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(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極Ｇ，將人體的感應(yīng)電壓信號(hào)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(jù)上述方法，我們用萬(wàn)用表的R?00檔，測(cè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3DJ2F。先將管的Ｇ極開路，測(cè)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(yīng)用這種方法時(shí)要說(shuō)明幾點(diǎn)：首先，在測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)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(zhǎng)）。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場(chǎng)效應(yīng)管用電阻檔測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同（或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū)）所致，實(shí)驗(yàn)表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動(dòng)；少數(shù)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(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管也實(shí)用。但要注意，MOS場(chǎng)效應(yīng)管的輸人電阻高，柵極Ｇ容許的感應(yīng)電壓不應(yīng)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(yīng)電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測(cè)量結(jié)束，應(yīng)當(dāng)G-S極間短路一下。這是因?yàn)镚-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，樹立起ＶGＳ電壓，造成再進(jìn)行測(cè)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(cè)電阻法判別無(wú)標(biāo)記的場(chǎng)效應(yīng)管

首先用測(cè)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(cè)的源極Ｓ與漏極Ｄ之間的電阻值記下來(lái)，對(duì)調(diào)表筆再測(cè)量一次，把其測(cè)得電阻值記下來(lái)，兩次測(cè)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(cè)其管的放大能力的方法進(jìn)行驗(yàn)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(cè)結(jié)果均應(yīng)一樣。當(dāng)確定了漏極Ｄ、源極Ｓ的位置后，按Ｄ、Ｓ的對(duì)應(yīng)位置裝人電路，一般G1、G2也會(huì)依次對(duì)準(zhǔn)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(cè)反向電阻值的變化判斷跨導(dǎo)的大小

對(duì)ＶＭＯＳ?Ｎ溝道加強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量跨導(dǎo)性能時(shí)，可用紅表筆接源極Ｓ、黑表筆接漏極Ｄ，這就相當(dāng)于在源、漏極之間加了一個(gè)反向電壓。此時(shí)柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬(wàn)用表的歐姆檔選在R?0kΩ的高阻檔，此時(shí)表內(nèi)電壓較高。當(dāng)用手接觸柵極Ｇ時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)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(dǎo)值越高；如果被測(cè)管的跨導(dǎo)很小，用此法測(cè)時(shí)，反向阻值變化不大。

場(chǎng)效應(yīng)管的使用注意事項(xiàng)

（1）為了安全使用處效應(yīng)管，在線路的設(shè)計(jì)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(shù)的極限值。

（2）各類型場(chǎng)效應(yīng)管在使用時(shí)，都要嚴(yán)厲按要求的偏置接人電路中，要遵照?qǐng)鲂?yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵源漏之間是ＰＮ結(jié)，Ｎ溝道管柵極不能加正偏壓；Ｐ溝道管柵極不能加負(fù)偏壓，等等。

（3）MOS場(chǎng)效應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運(yùn)輸、儲(chǔ)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(yīng)電勢(shì)將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場(chǎng)效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保留時(shí)最好放在金屬盒內(nèi)，同時(shí)也要注意管的防潮。

（4）為了預(yù)防場(chǎng)效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，請(qǐng)求所有測(cè)試儀器、工作臺(tái)、電烙鐵、線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(yīng)以恰當(dāng)?shù)姆椒ù_保人體接地如采取接地環(huán)等；當(dāng)然，如果能采用進(jìn)步的氣熱型電烙鐵，焊接場(chǎng)效應(yīng)管是比擬方便的，并且確保平安；在未關(guān)斷電源時(shí)，相對(duì)不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上保險(xiǎn)辦法在應(yīng)用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)必需注意。

（5）在裝置場(chǎng)效應(yīng)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)；管腳引線在曲折時(shí)，應(yīng)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(duì)于功率型場(chǎng)效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因?yàn)楣β市蛨?chǎng)效應(yīng)管在高負(fù)荷前提下運(yùn)用，必須設(shè)計(jì)足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過(guò)額定值，使器件長(zhǎng)期穩(wěn)定牢靠地工作。總之，確保場(chǎng)效應(yīng)管安全使用，要注意的事項(xiàng)是多種多樣，采取的安全措施也是各種各樣，廣大的專業(yè)技巧職員，特殊是寬大的電子喜好者，都要根據(jù)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(yīng)管。

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