場效應管是場效應晶體管的簡稱,具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、安全工作區域寬、受溫度影響小等優點,特別適用于要求高靈敏度和低噪聲的電路。場效應管和三極管都能實現信號的控制和放大,但由于它們的結構和工作原理截然不同,所以二者的差別很大。三極管是一種電流控制元件,而場效應管是一種電壓控制器件。
1 場效應管的分類
場效應管可分結型場效應管(JFET)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)兩大類。結型場效應管因有兩個PN結而得名;絕緣柵型場效應管則因柵極與其他電極完全絕緣而得名。結型場效應管又分為N溝道和P溝道兩種;絕緣柵型場效應管除有N溝道和P溝道之分外,還有增強型與耗盡型之分。常見場效應管的外形如圖1所示,場效應管的分類如圖2所示。
圖1 常見場效應管的外形
圖2 場效應管的分類
2 場效應管的命名法
國產場效應管的型號命名方法有兩種:第一種命名方法與普通三極管相同,第一部分用數字3表示主稱;第二部分用字母表示材料,D表示P型硅N溝道,C表示N型硅P溝道;第三部分用字母表示管子種類,字母J代表結型場效應管,O代表絕緣柵型場效應管;第四部分用數字表示序號。
例如,3DJ6D表示結型N溝道場效應三極管,3D06C表示絕緣柵型N溝道場效應三極管。
第二種命名方法采用字母“CS”+“××#”的形式,其中“CS”代表場效應管,“××”以數字代表型號的序號,“#”用字母代表同一型號中的不同規格,如CS16A、CS55G等。
場效應管在電路原理圖中常用字母“Ⅴ”、“VT”表示,在電路原理圖中的符號如圖3所示。場效應管的圖形符號中的箭頭,是用來區分類型的。箭頭從外指向芯片表示N溝道場效應管;箭頭從芯片指向外表示P溝道場效應管。
圖3 場效應管的符號
3 場效應管的識別
與三極管一樣,場效應管也有三個電極,分別是柵極G、源極S和漏極D。場效應管可看做是一只普通三極管,柵極G對應基極B,漏極D對應集電極C,源極S對應發射極E(N溝道對應NPN型三極管,P溝道對應PNP型三極管)。
場效應管引腳排列位置根據其品種、型號及功能的不同而不同。對于大功率場效應管,如圖4(a)所示,從左至右,引腳排列基本為G、D、S極(散熱片接D極);采用絕緣底板模塊封裝的特種場效應管通常有四個引腳,如圖4(b)所示,上面的兩個通常為兩個S極(相連),下面的兩個分別為G、D極;采用貼片封裝的場效應管,如圖4(c)所示,散熱片是D極,下面的三個引腳分別是G、D、S極。
圖4 場效應管引腳的識別
4 場效應管的檢測
4.1 指針式萬用表檢測場效應管
結型場效應管的源極和漏極一般可互換使用,因此一般只要判別出其柵極G即可。判別時,將萬用表置于R×1k擋,任選兩電極,分別測出它們之間的正、反向電阻。若正、反向電阻值相等(約幾千歐),則該兩極為漏極D和源極S,余下的為柵極G。
也可以根據PN結單向導電原理,將萬用表置于R×1k擋,將黑表筆接觸管子的一個電極,紅表筆分別接觸管子的另外兩個電極,若測得阻值都很小,則黑表筆所接的是柵極,且為N溝道場效應管。對于P溝道場效應管,紅表筆接觸管子的一個電極,黑表筆分別接觸管子的另外兩個電極,測得阻值都很小時紅表筆所接的是柵極。
檢測時,若測得柵極G分別與漏極D、源極S之間均有一個固定阻值,則說明場效應管良好;如果它們之間的阻值趨于零或無窮大,則表明場效應管已損壞。
4.2 數字式萬用表檢測場效應管
利用數字式萬用表不僅能判別場效應管的電極,還可以測量場效應管的放大系數。將數字式萬用表調至hFE擋,場效應管的G、D、S極分別插入hFE。測量插座的B、C、E孔中(N溝道管插人NPN插座中,P溝道管插人PNP插座中),此時,顯示屏上會顯示一個數值,這個數值就是場效應管的放大系數;若電極插錯或極性插錯,則顯示屏將顯示為“000”或“1”。
5 場效應管使用注意事項
為了安全有效地使用場效應管,使用時應注意以下事項。
(1)使用場效應管之前,必須首先搞清楚場效應管的類型及其電極,必要時應通過儀表進行測試。結型場效應管的S、D極可互換,絕緣柵型場效應管的S、D極一般也可互換,但有些產品S極與襯底連在一起,這時S極與D極不能互換。
(2)在線路設計中,應根據電路的需要選擇場效應管的類型及參數,使用時不允許超過場效應管的耗散功率、最大漏源電流和電壓的極限值。
(3)各類型場效應管在使用時,都要嚴格按要求的偏置接人電路中,要注意場效應管偏置的極性。
(4)在安裝場效應管時,注意安裝的位置要盡量避免靠近發熱元件;為了防止管子振動,安裝時要將管子緊固;引腳引線在彎曲時,應在大于管子根部尺寸5mm以上處進行,以防止彎斷引腳而引起漏氣。
(5)對于絕緣柵型場效應管(MOS管),因為柵極處于絕緣狀態,感應電荷不容易放掉,而且絕緣層很薄,極易擊穿,所以在使用這種類型的場效應管時應注意以下幾個問題。
①運輸和儲藏中必須將引出腳短路或采用金屬屏蔽包裝,以防外來感應電動勢將柵極擊穿。拿場效應管時,要拿它的外殼,不要拿它的引腳,因為人體帶有少量的電荷,若拿場效應管的引腳,少量的電荷跑到柵極上,會使柵、漏結感應充電,易擊穿場效應管。
②焊接用的電烙鐵夕卜殼要接地,或者利用烙鐵斷電后的余熱焊接。焊接絕緣柵型場效應管的順序是:漏極→源極→柵極。拆機時順序相反。為防止場效應管擊穿,在接人電路時,將管子各引線短接,焊接完再將短接線剪掉。
③在焊接前應把電路板的電源線與地線短接,在MOS器件焊接完成后再分開。
④電路板在裝機之前,要用接地的線夾子去碰一下機器的各接線端子,再把電路板接上。
⑤測試儀器、工作臺要良好接地,要采取防靜電措施。
⑥MOS場效應管的柵極在允許的條件下,最好接入保護晶體二極管,以防止場效應管柵極被擊穿。
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原文標題:場效應管的識別與檢測
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