看明白場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)該如何檢測(cè)維修-詳解工作原理-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-08-04
場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（metal-oxide semiconductor FET，簡(jiǎn)稱MOS-FET）。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高（107～1015Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。場(chǎng)效應(yīng)管（FET）是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件，并以此命名。由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極型晶體管。FET 英文為Field Effect Transistor，簡(jiǎn)寫(xiě)成FET。
與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)管具有如下特點(diǎn)。
（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過(guò)VGS(柵源電壓)來(lái)控制ID（漏極電流）；
（2）場(chǎng)效應(yīng)管的控制輸入端電流極小，因此它的輸入電阻（107～1012Ω）很大。
（3）它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；
（4）它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)；
（5）場(chǎng)效應(yīng)管的抗輻射能力強(qiáng)；
（6）由于它不存在雜亂運(yùn)動(dòng)的電子擴(kuò)散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理用一句話說(shuō)，就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID，用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制ID”。更正確地說(shuō)，ID流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區(qū)域，表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽螅鶕?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID流動(dòng)。從門極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。
在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。其次，VGS向負(fù)的方向變化，讓VGS=VGS(off)，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。
（一）MOS場(chǎng)效應(yīng)管電源開(kāi)關(guān)電路
MOS場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET)。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。對(duì)于N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場(chǎng)）控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒(méi)有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。
在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負(fù)極）時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過(guò)。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng)，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓（P端接負(fù)極，N端接正極）時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒(méi)有電流通過(guò)，二極管截止。在柵極沒(méi)有電壓時(shí)，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過(guò)，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)（圖7a）。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來(lái)而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)中，從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。可以想像為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。
（二）C-MOS場(chǎng)效應(yīng)管（增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管）
電路將一個(gè)增強(qiáng)型P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)增強(qiáng)型N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時(shí)，P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過(guò)這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時(shí)由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒(méi)有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時(shí)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場(chǎng)效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因?yàn)槿绱耍沟迷撾娐凡粫?huì)因?yàn)閮晒芡瑫r(shí)導(dǎo)通而造成電源短路。
測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管的好壞一般采用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管（蜂鳴擋）。測(cè)量前須將三只引腳短接放電，避免測(cè)量中發(fā)生誤差。用兩表筆任意觸碰場(chǎng)效應(yīng)管的三只引腳中的兩只，好的場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量結(jié)果應(yīng)只有一次有讀數(shù)，并且在 400～800 之間。如果在最終測(cè)量結(jié)果中測(cè)得只有一次有讀數(shù)，并且為“0”時(shí)，或者測(cè)量結(jié)果中有兩次讀數(shù)，須用小鑷子短接該組引腳重新進(jìn)行測(cè)量。如果重測(cè)后阻值在 400～800 之間說(shuō)明場(chǎng)效應(yīng)管正常。如果其中有一組數(shù)據(jù)為0，則場(chǎng)效應(yīng)管已經(jīng)被擊穿。
場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)步驟如下：
（1）首先觀察待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管外觀，看待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管是否完好，如果存在燒焦或針腳斷裂等情況說(shuō)明場(chǎng)效應(yīng)管已發(fā)生損壞，如圖1所示，本次待測(cè)的場(chǎng)效應(yīng)管外型完好沒(méi)有明顯的物理?yè)p壞。
（2）待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管外型完好沒(méi)有明顯損壞需進(jìn)一步進(jìn)行測(cè)量，用一小鑷子夾住待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管用熱風(fēng)焊臺(tái)將待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管焊下。
（3）將場(chǎng)效應(yīng)管從主板中卸下后，須用小刻刀清潔待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的引腳，如圖2所示。去除引腳上的污物，避免因油污的隔離作用影響測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確性。
（4）清潔完成后，用小鑷子對(duì)待側(cè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行放電避免殘留電荷對(duì)檢測(cè)的影響（場(chǎng)效應(yīng)管極易存儲(chǔ)電荷）如圖3所示。
（5）選擇數(shù)字萬(wàn)用表的 “二極管”擋，如圖4所示。
（6）將黑表筆接待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管左邊的第一只引腳，用紅表筆分別去測(cè)與另外兩只引腳間的阻值，如圖5所示。兩次檢測(cè)均為無(wú)窮大。
（7）將黑表筆接中間的引腳，用紅表筆分別去測(cè)與另外兩只引腳間的阻值，如圖6所示。
（8）將黑表筆接在第三只引腳上，用紅筆筆分別去測(cè)另外兩只引腳與該引腳間的阻值如圖7所示。
（9）由于測(cè)量的場(chǎng)效應(yīng)管的三只引腳中的任意兩只引腳的阻值，只有一次有讀（540），且阻值在 400～800 之間，因此判斷此場(chǎng)效應(yīng)管正常。
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