MOS管分類及區(qū)別-結(jié)型MOS管和絕緣柵型MOS管詳解及區(qū)別-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-23
MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構(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。場效應(yīng)管分為結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵場效應(yīng)管（MOS管）兩大類。
1：結(jié)型場效應(yīng)管的分類：結(jié)型場效應(yīng)管有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道結(jié)型場效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。結(jié)型場效應(yīng)管也具有三個電極，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PN結(jié)的正向?qū)щ姺较颉?/span>
2：結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理(以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例)，N溝道結(jié)構(gòu)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號，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，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，場效應(yīng)管是電壓控制元件。
對于耗盡型的JFET，在平衡時(不加電壓)時，溝道電阻最??；電壓Vds和Vgs都可改變柵p-n結(jié)勢壘的寬度，并因此改變溝道的長度和厚度（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，以實現(xiàn)對輸入信號的放大。當(dāng)Vds較低時，JFET的溝道呈現(xiàn)為電阻特性，是所謂電阻工作區(qū)，這時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，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有被夾斷的溝道的電阻），這就是JFET的飽和放大區(qū)，這時JFET呈現(xiàn)為一個恒流源。JFET的放大作用可用所謂跨導(dǎo)gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數(shù)) 來表示，要求跨導(dǎo)越大越好。
FET的特點是：
①是電壓控制器件，則不需要大的信號功率。
②是多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件，是所謂單極晶體管，則無少子存儲與擴(kuò)散問題，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。
1：絕緣柵場效應(yīng)管（MOS管）的分類：絕緣柵場效應(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)體場效應(yīng)管，簡稱MOS場效應(yīng)管。
3：絕緣柵型場效應(yīng)管的工作原理(以N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管)它是利用UGS來控制“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，通過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時也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時，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。
場效應(yīng)管的工作方式有兩種：當(dāng)柵壓為零時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。
(1)從包裝上辨別，由于絕緣柵型場效應(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)型場效應(yīng)管在包裝上無特別要求。
(2)用指針式萬用表的電阻檔測量，用萬用表的“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(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)用萬用表電阻檔判別結(jié)型場效應(yīng)管管腳一般用R?k或R?00檔進(jìn)行測量，測量時，任選兩管腳，測正、反向電阻，阻值都相同(均為幾千歐)時，該兩極分別為D、S極(在使用時，這兩極可互換)，余下的一極為由于絕緣柵型場效應(yīng)管在測量時易損壞，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(jié)型場效應(yīng)管的電極
根據(jù)場效應(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)型場效應(yīng)管的三個電極。詳細(xì)辦法：將萬用表撥在R?k檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極D和源極S。因為對結(jié)型場效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極確定是柵極Ｇ。也可以將萬用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個電極，另一只表筆順次去接觸其余的兩個電極，測其電阻值。當(dāng)涌現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相等時，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，說明是ＰＮ結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是Ｎ溝道場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測出的電阻值均很小，說明是正向ＰＮ結(jié)，等于正向電阻，判斷為Ｐ溝道場效應(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)行測試，直到判別出柵極為止。
（2）用測電阻法判別場效應(yīng)管的好壞
測電阻法是用萬用表測量場效應(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之間的電阻值同場效應(yīng)管手冊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(nèi)部接觸不良；假如測得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表置于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(dāng)測得其各項電阻值均為無窮大，則解釋管是畸形的；若測得上述各阻值太小或為通路，則說明管是壞的。要留神，若兩個柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進(jìn)行檢測。
（3）用感應(yīng)信號輸人法估測場效應(yīng)管的放大能力
具體方法：用萬用表電阻的R?00檔，紅表筆接源極Ｓ，黑表筆接漏極Ｄ，給場效應(yīng)管加上1.5Ｖ的電源電壓，此時表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結(jié)型場效應(yīng)管的柵極Ｇ，將人體的感應(yīng)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，由此可以觀察到表針有較大幅度的擺動。如果手捏柵極表針擺動較小，說明管的放大能力較差；表針擺動較大，表明管的放大能力大；若表針不動，說明管是壞的。
根據(jù)上述方法，我們用萬用表的R?00檔，測結(jié)型場效應(yīng)管3DJ2F。先將管的Ｇ極開路，測得漏源電阻RDS為600Ω，用手捏?。菢O后，表針向左擺動，指示的電阻RDS為12kΩ，表針擺動的幅度較大，說明該管是好的，并有較大的放大能力。
應(yīng)用這種方法時要說明幾點：首先，在測試場效應(yīng)管用手捏住柵極時，萬用表針可能向右擺動（電阻值減?。?，也可能向左擺動（電阻值增長）。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時的工作點可能不同（或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū)）所致，實驗表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動；少數(shù)管的RDS減小，使表針向右擺動。但無論表針擺動方向如何，只要表針擺動幅度較大，就說明管有較大的放大能力。第二，此方法對MOS場效應(yīng)管也實用。但要注意，MOS場效應(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，每次測量結(jié)束，應(yīng)當(dāng)G-S極間短路一下。這是因為G-S結(jié)電容上會充有少量電荷，樹立起ＶGＳ電壓，造成再進(jìn)行測量時表針可能不動，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。
（4）用測電阻法判別無標(biāo)記的場效應(yīng)管
首先用測量電阻的方法找出兩個有電阻值的管腳，也就是源極Ｓ和漏極Ｄ，余下兩個腳為第一柵極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，對調(diào)表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來，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(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的對應(yīng)位置裝人電路，一般G1、G2也會依次對準(zhǔn)位置，這就確定了兩個柵極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(dǎo)的大小
對ＶＭＯＳ?Ｎ溝道加強(qiáng)型場效應(yīng)管測量跨導(dǎo)性能時，可用紅表筆接源極Ｓ、黑表筆接漏極Ｄ，這就相當(dāng)于在源、漏極之間加了一個反向電壓。此時柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬用表的歐姆檔選在R?0kΩ的高阻檔，此時表內(nèi)電壓較高。當(dāng)用手接觸柵極Ｇ時，會發(fā)現(xiàn)管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說明管的跨導(dǎo)值越高；如果被測管的跨導(dǎo)很小，用此法測時，反向阻值變化不大。
（1）為了安全使用處效應(yīng)管，在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率，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）各類型場效應(yīng)管在使用時，都要嚴(yán)厲按要求的偏置接人電路中，要遵照場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(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場效應(yīng)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，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保留時最好放在金屬盒內(nèi)，同時也要注意管的防潮。
（4）為了預(yù)防場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，請求所有測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路自身都必須有良好的接地；管腳在焊接時，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，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，焊接場效應(yīng)管是比擬方便的，并且確保平安；在未關(guān)斷電源時，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(yīng)用場效應(yīng)管時必需注意。
（5）在裝置場效應(yīng)管時，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，有必要將管殼體緊固起來；管腳引線在曲折時，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。??對于功率型場效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因為功率型場效應(yīng)管在高負(fù)荷前提下運用，必須設(shè)計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩(wěn)定牢靠地工作。總之，確保場效應(yīng)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)本人的實際情況動身，采用切實可行的措施，安全有效地用好場效應(yīng)管。
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