1、項(xiàng)目6 場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)與識(shí)別 【項(xiàng)目要求】 學(xué)會(huì)識(shí)別場(chǎng)效應(yīng)管的種類，熟悉各種場(chǎng)效應(yīng)管的名稱，了解不同類型場(chǎng)效應(yīng)管的作用，掌握?qǐng)鲂?yīng)管的檢測(cè)方法； 【知識(shí)要求】 （1）掌握?qǐng)鲂?yīng)管的種類、作用與識(shí)別方法； （2）掌握各種場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)； 【能力要求】 （1）能用目視法判斷、識(shí)別常見(jiàn)場(chǎng)效應(yīng)管的種類，能說(shuō)出各種場(chǎng)效應(yīng)管的名稱； （2）對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的標(biāo)識(shí)的主要參數(shù)能正確設(shè)讀，了解其作用和用途； （3）會(huì)使用萬(wàn)用表對(duì)各種場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行正確測(cè)量，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行判斷。,【項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)】 （1）熟悉各種場(chǎng)效應(yīng)管的類型和用途； （2）熟悉各種場(chǎng)效應(yīng)管的形狀和規(guī)格； （3）掌握萬(wàn)用表檢測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的方法； 【項(xiàng)目實(shí)

2、施器材】 （1）電子產(chǎn)品：功率放大器若干臺(tái)，兩人配備一臺(tái)機(jī)器 （2）各種類型、不同規(guī)格的新場(chǎng)效應(yīng)管若干 （3）每?jī)扇伺鋫渲羔樔f(wàn)用表1只 【項(xiàng)目實(shí)施步驟】 （1）識(shí)讀功率放大器上各種類型的場(chǎng)效應(yīng)管； （2）用萬(wàn)用表對(duì)電路板上的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行在線檢測(cè),項(xiàng)目實(shí)施方法與步驟,（3）用萬(wàn)用表對(duì)與電路板上相同的新場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行離線檢測(cè)，并分析比較在線與離線檢測(cè)的結(jié)果 【項(xiàng)目考核】 （1）功放上各種類型的場(chǎng)效應(yīng)管名稱； （2）不同類型場(chǎng)效應(yīng)管主要指標(biāo)的識(shí)讀； （3）將新的和已損壞的場(chǎng)效應(yīng)管混合在一起，先進(jìn)行外觀識(shí)別，再用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)，找出已損壞的元器件，說(shuō)明其故障類型； 【實(shí)訓(xùn)報(bào)告】 報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括項(xiàng)目實(shí)施目

3、標(biāo)、項(xiàng)目實(shí)施器材、項(xiàng)目實(shí)施步驟、場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)訓(xùn)體會(huì)，并按照下列要求將每次結(jié)果填入表中。,操作1：功率放大器上場(chǎng)效應(yīng)管的直觀識(shí)別 要求：對(duì)電路板上各種場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行直觀識(shí)別，將結(jié)果填入表61中； 表61：場(chǎng)效應(yīng)管的直觀識(shí)別記錄表,操作2：場(chǎng)效應(yīng)管的3個(gè)極間的正向電阻和反向電阻 要求：用指針式萬(wàn)用表對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的3個(gè)正向電阻、反向電阻進(jìn)行測(cè)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(cè)量記錄表,概述: （1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型半導(dǎo)體器件。特點(diǎn)：輸入電阻高（107109歐）、噪聲小、功耗低、無(wú)二次擊穿，特別適用于高靈敏度和低噪聲的電路。 （2）場(chǎng)效應(yīng)管和三極管一樣能實(shí)現(xiàn)信號(hào)

4、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(shí)，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(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件 (uGS iD) ，工作時(shí)，只有一種載流子參與導(dǎo)電，是單極性晶體管。,項(xiàng)目相關(guān)知識(shí),知識(shí)1 場(chǎng)效應(yīng)管的類型、結(jié)構(gòu)、原理 場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。,一、 結(jié)型場(chǎng)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(gè)P+N結(jié)。 2、 N型半導(dǎo)體的兩端引出兩個(gè)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

5、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(chǎng)效應(yīng)管。,它的三個(gè)電極D、G、S分別與晶體管的C、B、E極相對(duì)應(yīng)。,5、符號(hào)：,箭頭方向表示PN結(jié)的正向電流方向。,（二）工作原理 1、 UDS=0時(shí)： VGS 對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的影響。,VGS 增加，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻變大。圖C夾斷，此時(shí)，VGS=UP,叫夾斷電壓。,VGS越負(fù)，溝道越窄,UP稱為夾斷電壓,2、UDS0，產(chǎn)生ID,VGS越負(fù)，溝道越窄,VGSID,1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和工作原理

6、 （1）場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)極：柵極（G）、源極（S）、漏極（D）【閘門、水庫(kù)、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(chǎng)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，分別由接點(diǎn)接到外圍電路。 （4）場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)，也受 漏 源電

7、壓（UDS）的影響。 工作過(guò)程分析：先假定UDS0。 當(dāng)UGS0溝道較寬，電阻較小；,當(dāng)UGS0，隨著值的增加，在這個(gè)反偏電壓作用下，兩個(gè)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(wú)窮大，iD=0，此時(shí)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(shí)加上UDS，漏極電流iD將受UGS控制， UGS值增加，溝道電阻增大， iD減小； UDS對(duì)iD的影響。假定UGS不變。 當(dāng)UDS增加時(shí)，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

8、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(diǎn)處合攏，此時(shí)，與完全夾斷不同， iD0，但此后， UDS再增加， iD變化不大。 結(jié)型場(chǎng)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iG0，輸入電阻很高； 漏極電流受柵源電壓UGS控制，所以，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件； 預(yù)夾斷前，即UDS較小時(shí)， iD與 UDS基本呈線性關(guān)系；預(yù)夾斷后， iD趨于飽和；,二、 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET),（一）N溝道增強(qiáng)型MOS管 結(jié)構(gòu) 四個(gè)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(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的 二

9、極管，在d、s之間加上電壓也不會(huì)形成電流，即管子截止。 當(dāng)UGS0V時(shí)縱向電場(chǎng)，增加UGS縱向電場(chǎng)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(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流I d,定義： 開(kāi)啟電壓(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。,2、絕緣柵型場(chǎng)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(gè)高摻雜濃度的N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個(gè)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

10、化硅(SiO2)絕緣層，絕緣層上再裝上一個(gè)鋁電極,作為柵極G。在襯底上也引出一個(gè)電極B，這就構(gòu)成了一個(gè)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 增強(qiáng)型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓VGS=0時(shí)，即使加上漏-源電壓VDS，而且不論VDS的極性如何，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒(méi)有導(dǎo)電溝道，所以這時(shí)漏極電流I D0。,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(gè)由柵極指向襯底的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)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(shí)，漏-源極之間仍無(wú)導(dǎo)電溝道出現(xiàn)。 VGS 增加，吸

11、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(shí)，便形成一個(gè)N型薄層，且與兩個(gè)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。把開(kāi)始形成溝道時(shí)的柵-源極電壓稱為開(kāi)啟電壓，用VT表示。 N溝道增強(qiáng)型MOS管，在VGS VT時(shí)，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(shí)， 才有溝道形成，此時(shí)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(shí)，溝道變厚，溝道電阻減小， V DS 增大。這種必須在V DS VT時(shí)才能形成導(dǎo) 電溝道的MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。,3、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) （1）開(kāi)啟電壓V T (MOSFET

12、) 通常將剛剛形成導(dǎo)電溝道、出現(xiàn)漏極電流 ID 時(shí)對(duì)應(yīng)的柵源電壓稱為開(kāi)啟電壓，用V GS(th) 或V T 。 開(kāi)啟電壓V T是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)。當(dāng)柵源電壓V GS小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值時(shí)，場(chǎng)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(shí)，柵源極間加的電壓即為夾斷電壓。當(dāng)V GSV P 時(shí)，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(chǎng)效應(yīng)管發(fā)生預(yù)夾斷時(shí)的漏極電流。 IDSS 是結(jié)型場(chǎng)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，

13、柵源加電壓時(shí)，柵源極之間的直流電阻。 結(jié)型： RGS 107 ；MOS管： RGS 109 1015 ；,（5）跨導(dǎo)gm 漏極電流的微變量與柵源電壓微變量之比，即 gmID/ VGS。它是衡量場(chǎng)效應(yīng)管柵源電壓對(duì)漏極電流 控制能力的一個(gè)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。,知識(shí)2 場(chǎng)效應(yīng)管的識(shí)別與檢測(cè) 1、場(chǎng)效應(yīng)管的識(shí)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(chǎng)效應(yīng)管；O：絕緣柵場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管； 3DO6C:絕緣柵型N

14、溝道場(chǎng)效應(yīng)管； 采用“CS”“XX” CS：場(chǎng)效應(yīng)管； XX：以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)； ： 代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格； 例：CS16A；CS55G,（2）場(chǎng)效應(yīng)管外形圖,知識(shí)3 場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè) 1、用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)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(huì)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(shí)，各引腳絞合在一起，短接各引腳。（不用時(shí)，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(chǎng)效應(yīng)管的G、D、S 方法一：萬(wàn)用表置“R1k”檔，任選兩電極，分別測(cè)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（

15、S），余下的是刪極（G）。 方法二：萬(wàn)用表的黑表棒接一個(gè)電極，另一表棒依次接觸其余兩個(gè)電極，測(cè)其電阻。若兩次測(cè)得的電阻近似相等，則該黑表棒接的是柵極，余下的兩個(gè)為D極和S極。若兩次電阻均很大，則說(shuō)明測(cè)的是PN結(jié)反向電阻，可判定是N溝道場(chǎng)效應(yīng)管；若電阻均很小，即是正向PN結(jié)，可判定P溝道場(chǎng)效應(yīng)管。,（2）放大倍數(shù)的測(cè)量 將萬(wàn)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(shí)指針右擺，擺動(dòng)幅度越大，放大倍數(shù)越大。 對(duì)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(cè)量。 （3）判別JFET的好壞 檢查兩個(gè)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(cè)漏源間的電阻RDS，應(yīng)為幾千歐；若RDS0或RDS，則管子已壞。測(cè)RDS時(shí)，用手靠近柵極G，表針應(yīng)明顯擺動(dòng)