项目项目6 场效应管的检测与识别场效应管的检测与识别【项目要求】【项目要求】 学会识别场效应管的种类，熟悉各种场效应管的名称，了解不同类型场效应管的作用，掌握场效应管的检测方法；【知识要求】【知识要求】（1）掌握场效应管的种类、作用与识别方法；（2）掌握各种场效应管的主要参数；【能力要求】【能力要求】（1）能用目视法判断、识别常见场效应管的种类，能说出各种场效应管的名称；（2）对场效应管的标识的主要参数能正确设读，了解其作用和用途；（3）会使用万用表对各种场效应管进行正确测量，并对其质量进行判断。【项目实施目标项目实施目标】（1）熟悉各种场效应管的类型和用途；（2）熟悉各种场效应管的形状和规格；（3）掌握万用表检测场效应管的方法；【项目实施器材项目实施器材】（1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台机器（2）各种类型、不同规格的新场效应管若干（3）每两人配备指针万用表1只【项目实施步骤项目实施步骤】（1）识读功率放大器上各种类型的场效应管；（2）用万用表对电路板上的场效应管进行在线检测项目实施方法与步骤项目实施方法与步骤（3）用万用表对与电路板上相同的新场效应管进行离线检测，并分析比较在线与离线检测的结果【项目考核】【项目考核】（1）功放上各种类型的场效应管名称；（2）不同类型场效应管主要指标的识读；（3）将新的和已损坏的场效应管混合在一起，先进行外观识别，再用万用表进行检测，找出已损坏的元器件，说明其故障类型；【实训报告】【实训报告】 报告内容应包括项目实施目标、项目实施器材、项目实施步骤、场效应管测量数据和实训体会，并按照下列要求将每次结果填入表中。操作操作1：功率放大器上场效应管的直观识别要求：对电路板上各种场效应管进行直观识别，将结果填入表61中；表61：场效应管的直观识别记录表序号场效应管外形场效应管型号场效应管材料场效应管类型备注操作操作2：场效应管的：场效应管的3个极间的正向电阻和反向电阻个极间的正向电阻和反向电阻要求：用指针式万用表对场效应管的3个正向电阻、反向电阻进行测量，将结果填入表62。表62：出纳嘎效应管的正向电阻、反向电阻测量记录表序号场效应管型号管型（结型、绝缘栅型）漏源的正向电阻漏源的反向电阻栅源的电阻质量判断 概述概述:（1）场效应管是）场效应管是电压控制型电压控制型半导体器件。特点：输入电阻半导体器件。特点：输入电阻高（高（107109欧）、噪声小、功耗低、无二次击穿，特欧）、噪声小、功耗低、无二次击穿，特别适用于高灵敏度和低噪声的电路。别适用于高灵敏度和低噪声的电路。（2）场效应管和三极管一样能实现信号的控制与放大，但）场效应管和三极管一样能实现信号的控制与放大，但构造和原理完全不同，二者差别很大。构造和原理完全不同，二者差别很大。（3）普通三极管是）普通三极管是电流控制型电流控制型(iBiC)元件，工作时，多数元件，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以称为双极性晶体载流子和少数载流子都参与运行，所以称为双极性晶体管；场效应管是管；场效应管是电压控制电压控制型器件型器件 (uGS iD) ，工作时，只，工作时，只有一种载流子参与导电，是单极性晶体管。有一种载流子参与导电，是单极性晶体管。项目相关知识项目相关知识知识知识1 场效应管的类型、结构、原理场效应管的类型、结构、原理 场效应管分场效应管分结型、绝缘栅型结型、绝缘栅型两大类。两大类。FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道一、一、 结型场效应管结型场效应管(JFET)（一）结构（一）结构 (以以N沟道为例沟道为例) 1、它是在一块、它是在一块N型半导体型半导体的两边利用杂质的两边利用杂质扩散出高浓度的扩散出高浓度的P型区型区域域,用用P+表示表示,形成两个形成两个P+N结结。 2、 N型半导体的两端引出两个电极，分别称型半导体的两端引出两个电极，分别称 为为漏极漏极D和和源极源极S。把两边的把两边的P区引出电极区引出电极 并连在一起称为栅极并连在一起称为栅极G。 3、如果在漏、如果在漏-源极间加上正向电压源极间加上正向电压,N区中的区中的 多子多子(也就是电子也就是电子)可以导电。它们从源极可以导电。它们从源极 S出发，流向漏极出发，流向漏极D。电流方向由。电流方向由D指向指向S， 称为漏极电流称为漏极电流ID。 4、由于导电沟道是、由于导电沟道是N型的，故称为型的，故称为N沟道结型沟道结型 场效应管场效应管。 它的三个电极D、G、S分别与晶体管的C、B、E极相对应。5、符号：、符号：箭头方向表示PN结的正向电流方向。 （二）工作原理（二）工作原理1、 UDS=0时： VGS 对导电沟道宽度的影响。对导电沟道宽度的影响。V VGS GS 增加，导电沟道变窄，沟道电阻变大。图增加，导电沟道变窄，沟道电阻变大。图C C夹断，此时，夹断，此时，V VGSGS=U=UP P, ,叫夹断电压。叫夹断电压。VGS越负，沟道越窄UP称为夹断电压2、UDS0，产生IDVGS越负，沟道越窄VGSID1、结型场效应管的结构和工作原理、结型场效应管的结构和工作原理（1）场效应管的三个极：栅极（）场效应管的三个极：栅极（G）、源极（）、源极（S）、漏极（）、漏极（D）【闸）【闸门、水库、出水口】门、水库、出水口】（2）N型沟道源极提供电子，电流从漏极型沟道源极提供电子，电流从漏极源极；源极； P型沟道源极提供空穴，电流从源极型沟道源极提供空穴，电流从源极漏极；漏极；（3）N沟道结型场效应管源极与漏极以沟道结型场效应管源极与漏极以N型半导体沟道连接，栅极型半导体沟道连接，栅极 则是则是P型半导体，分别由接点接到外围电路。型半导体，分别由接点接到外围电路。（4）场效应管工作时对偏置电压要求如下：）场效应管工作时对偏置电压要求如下： 栅源加负电压（栅源加负电压（UGS0），栅源间的），栅源间的PN结反偏，栅极电结反偏，栅极电 流（流（IG0），场效应管呈现很高的输入电阻。（），场效应管呈现很高的输入电阻。（108） 漏漏 源极间加正电压（源极间加正电压（UDS0），使），使N沟道中的多数载流子沟道中的多数载流子 在电场作用下，由源极向漏极漂移，形成漏极电流（在电场作用下，由源极向漏极漂移，形成漏极电流（iD） 漏极电流（漏极电流（iD）主要受栅源电压（）主要受栅源电压（UGS）控制，同时，也受）控制，同时，也受 漏漏 源电压（源电压（UDS）的影响。）的影响。 工作过程分析：先假定工作过程分析：先假定UDS0。 当当UGS0沟道较宽，电阻较小；沟道较宽，电阻较小； 当当UGS0，随着值的增加，在这个反偏电压作用下，两个，随着值的增加，在这个反偏电压作用下，两个PN结耗尽层结耗尽层加宽，沟道将变窄，沟道电阻加大。加宽，沟道将变窄，沟道电阻加大。 当当UGS值大到一定值，耗尽层在夹道中合拢，漏源电阻无穷大，值大到一定值，耗尽层在夹道中合拢，漏源电阻无穷大，iD=0，此时的，此时的UGS称为夹断电压，用称为夹断电压，用UP表示。表示。上述分析表明：上述分析表明：改变改变UGS的大小，可以有效控制沟道电阻的大小；同时加上的大小，可以有效控制沟道电阻的大小；同时加上UDS，漏极电流，漏极电流iD将受将受UGS控制，控制， UGS值增加，沟道电阻增大，值增加，沟道电阻增大， iD减小；减小；UDS对对iD的影响。假定的影响。假定UGS不变。不变。 当当UDS增加时，导电沟道呈稧形，沟道宽度不均匀，在预夹断前，增加时，导电沟道呈稧形，沟道宽度不均匀，在预夹断前， iD随随UDS的增加几乎呈线性地增加。的增加几乎呈线性地增加。 当当UDS增加到增加到UDS UGS UP，即，即UGD UGS UDS UP（夹断电压），（夹断电压），沟道预夹断，漏极附近的耗尽层在沟道预夹断，漏极附近的耗尽层在A点处合拢，此时，与完全夹断不同，点处合拢，此时，与完全夹断不同， iD0，但此后，但此后， UDS再增加，再增加， iD变化不大。变化不大。结型场效应管的栅极与沟道之间的结型场效应管的栅极与沟道之间的PN结是反向偏置的，所以，栅极电流结是反向偏置的，所以，栅极电流iG0，输入电阻很高；，输入电阻很高；漏极电流受栅源电压漏极电流受栅源电压UGS控制，所以，场效应管是电压控制电流器件；控制，所以，场效应管是电压控制电流器件；预夹断前，即预夹断前，即UDS较小时，较小时， iD与与 UDS基本呈线性关系；预夹断后，基本呈线性关系；预夹断后， iD趋于趋于饱和；饱和；二、二、 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(MOSFET)(MOSFET)（一）（一）N N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管管 结构结构 四个电极：漏极D，源极S, 栅极G 和 衬底B。（二）工作原理（二）工作原理当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。当UGS0V时纵向电场，增加UGS纵向电场将P区少子电子聚集到P区表面形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流I d定义：定义：开启电压开启电压(UT)-刚刚产生沟道所需的栅源电压刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性：UGSUT，管子截止；，管子截止；UGSUT，管子导通。，管子导通。UGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压越大，沟道越宽，在相同的漏源电压UDS作用下，作用下，漏极电流漏极电流ID越大。越大。2、绝缘栅型场效应管（、绝缘栅型场效应管（MOSFET)的构造与原理的构造与原理 结构结构 在一块掺杂浓度较低的在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极用金属铝引出两个电极，分别作漏极D和源极和源极S。在半导体表面覆盖一层。在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，绝缘层上再装上一个铝电极绝缘层，绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极作为栅极G。在衬底上也引出一个电极在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个，这就构成了一个N沟道增强型沟道增强型MOS管。管。 MOS管的源极和衬底接在一起，栅极与源、漏极是绝缘的。管的源极和衬底接在一起，栅极与源、漏极是绝缘的。 原理原理 增强型增强型MOS管的漏极管的漏极D和源极和源极S之间有两个背靠背的之间有两个背靠背的PN结。当栅结。当栅-源电源电压压VGS=0时，即使加上漏时，即使加上漏-源电压源电压VDS，而且不论，而且不论VDS的极性如何，总有的极性如何，总有一个一个PN结处于反偏状态，漏结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流I D0。在栅在栅-源极间加上正向电压，即源极间加上正向电压，即VGS0，则栅极和衬底之间产生一，则栅极和衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场，这个电场排斥空穴吸引电子。当个由栅极指向衬底的电场，这个电场排斥空穴吸引电子。当VGS数数值较小，吸引电子的能力不强时，漏值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现。源极之间仍无导电沟道出现。 VGS 增加，吸引到增加，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当衬底表面层的电子就增多，当VGS达到某一数达到某一数值时，便形成一个值时，便形成一个N型薄层，且与两个型薄层，且与两个N+区相连通，在漏区相连通，在漏-源极源极间形成间形成N型导电沟道。型导电沟道。 VGS 越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。把开始形成沟道时的栅把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，用源极电压称为开启电压，用VT表示。表示。 N沟道增强型沟道增强型MOS管，在管，在VGS VT时，不能形成导电沟道，管时，不能形成导电沟道，管 子处于截止状态。只有当子处于截止状态。只有当VGS VT时，时， 才有沟道形成，此时在漏才有沟道形成，此时在漏-源极间加上正源极间加上正 向电压向电压V DS，才有漏极电流产生。而且，才有漏极电流产生。而且VGS 增大时，沟道变厚，沟道电阻减小，增大时，沟道变厚，沟道电阻减小， V DS 增大。这种必须在增大。这种必须在V DS VT时才能形成导时才能形成导 电沟道的电沟道的MOS管称为增强型管称为增强型MOS管。管。3、场效应管的主要参数、场效应管的主要参数（1）开启电压）开启电压V T (MOSFET) 通常将刚刚形成导电沟道、出现漏极电流通常将刚刚形成导电沟道、出现漏极电流 ID 时对应的栅源电时对应的栅源电压称为开启电压，用压称为开启电压，用V GS(th) 或或V T 。 开启电压开启电压V T是是MOS增强型管增强型管的参数。当栅源电压的参数。当栅源电压V GS小于开小于开启电压的绝对值时，场效应管不能导通。启电压的绝对值时，场效应管不能导通。（2）夹断电压）夹断电压V P (JFET) 当当V DS 为某一固定值（如为某一固定值（如10V），使），使 iD 等于某一微小电流（如等于某一微小电流（如50mA）时，栅源极间加的电压即为夹断电压。当）时，栅源极间加的电压即为夹断电压。当V GSV P 时，时，漏极电流为零。漏极电流为零。（3）饱和漏极电流）饱和漏极电流IDSS(JFET) 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 是在是在V GS0的条件下，场效应管发生预夹断的条件下，场效应管发生预夹断时的漏极电流。时的漏极电流。 IDSS 是结型场效应管所能输出的最大电流。是结型场效应管所能输出的最大电流。（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 漏源短路，栅源加电压时，栅源极之间的直流电阻。漏源短路，栅源加电压时，栅源极之间的直流电阻。 结型：结型： RGS 107 ；MOS管：管： RGS 109 1015 ；（5）跨导）跨导gm 漏极电流的微变量与栅源电压微变量之比，即漏极电流的微变量与栅源电压微变量之比，即 gmID/ VGS。它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流。它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流 控制能力的一个参数。控制能力的一个参数。 gm相当于三极管的相当于三极管的hFE。（6）最大漏极功耗）最大漏极功耗PD PD=UDS*ID，相当于三极管的，相当于三极管的PCM。知识知识2 场效应管的识别与检测场效应管的识别与检测1、场效应管的识别、场效应管的识别（1）两种命名方法：）两种命名方法： 与普通三极管相同，与普通三极管相同， 第三位字母：第三位字母：J：结型场效应管；：结型场效应管；O：绝缘栅场效应管；：绝缘栅场效应管； 第二位字母：第二位字母：D:P型硅型硅N型沟道；型沟道；C：N型硅型硅P型沟道；型沟道；例：例：3DJ6D: 结型结型N型沟道场效应管；型沟道场效应管； 3DO6C:绝缘栅型绝缘栅型N沟道场效应管；沟道场效应管； 采用采用“CS”“XX” CS：场效应管；：场效应管； XX：以数字代表型号的序号；：以数字代表型号的序号； ： 代表同一型号中的不同规格；代表同一型号中的不同规格；例：例：CS16A；CS55G（2）场效应管外形图）场效应管外形图知识知识3 场效应管的检测场效应管的检测1、用指针式万用表检测场效应管、用指针式万用表检测场效应管 场效应管因输入电阻高，栅源间电容非常小，感应少量电荷就场效应管因输入电阻高，栅源间电容非常小，感应少量电荷就会在极间电容上形成相当高的电压（会在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），损坏管子。所以，），损坏管子。所以，出厂时，各引脚绞合在一起，短接各引脚。（不用时，也应短接）。出厂时，各引脚绞合在一起，短接各引脚。（不用时，也应短接）。（1）电极的判别）电极的判别根据根据PN结正反向电阻的不同，判别结型场效应管的结正反向电阻的不同，判别结型场效应管的G、D、S方法一：万用表置方法一：万用表置“R1k”档，任选两电极，分别测出它们之间的档，任选两电极，分别测出它们之间的正、反向电阻，若正、反向电阻相等，则该两极为漏极（正、反向电阻，若正、反向电阻相等，则该两极为漏极（D）和）和源极（源极（S），余下的是删极（），余下的是删极（G）。）。方法二：万用表的黑表棒接一个电极，另一表棒依次接触其余两个电方法二：万用表的黑表棒接一个电极，另一表棒依次接触其余两个电极，测其电阻。若两次测得的电阻近似相等，则该黑表棒接的是极，测其电阻。若两次测得的电阻近似相等，则该黑表棒接的是栅极，余下的两个为栅极，余下的两个为D极和极和S极。若两次电阻均很大，则说明测的极。若两次电阻均很大，则说明测的是是PN结反向电阻，可判定是结反向电阻，可判定是N沟道场效应管；若电阻均很小，即沟道场效应管；若电阻均很小，即是正向是正向PN结，可判定结，可判定P沟道场效应管。沟道场效应管。（2）放大倍数的测量）放大倍数的测量 将万用表置将万用表置“R1k”或或“R100”档，两表棒分别接触档，两表棒分别接触D极和极和S极极 用手靠近或接触用手靠近或接触G极，此时指针右摆，摆动幅度越大，放大倍数越极，此时指针右摆，摆动幅度越大，放大倍数越大。大。 对于对于MOS管，为防止栅极击穿，一般在管，为防止栅极击穿，一般在G-S极间接一几兆欧的大极间接一几兆欧的大电阻，然后按其上述方法测量。电阻，然后按其上述方法测量。（3）判别）判别JFET的好坏的好坏 检查两个检查两个PN结的单向导电性，结的单向导电性，PN结正常，管子是好的，否则为坏结正常，管子是好的，否则为坏的。测漏源间的电阻的。测漏源间的电阻RDS，应为几千欧；若，应为几千欧；若RDS0或或RDS，则管子已坏。测则管子已坏。测RDS时，用手靠近栅极时，用手靠近栅极G，表针应明显摆动，幅度，表针应明显摆动，幅度越大，管子的性能越好。越大，管子的性能越好。1、场效应管的主要技术指标有夹断电压、场效应管的主要技术指标有夹断电压UGS（Off）、开启电压：）、开启电压： UGS（th）、和饱和漏电流）、和饱和漏电流IDSS、低频跨导、低频跨导gm、最大耗散功率、最大耗散功率PDM和栅源击穿电压和栅源击穿电压U(BR)GS等。等。2、检测场效应管最常用的方法是用万用表测量、检测场效应管最常用的方法是用万用表测量PN结的正反向电阻，结的正反向电阻，根据测量结果可以判定场效应管的管型、极性、好坏。根据测量结果可以判定场效应管的管型、极性、好坏。项目小结项目小结课后练习课后练习1、场效应管有何应用、场效应管有何应用?场效应管主要有哪些性能参数？场效应管主要有哪些性能参数？2、如何用万用表判定场效应管的好坏和极性？、如何用万用表判定场效应管的好坏和极性？3、能否用万用表来测量、能否用万用表来测量MOS场效应管的好坏和极性？场效应管的好坏和极性？