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3.3 场效应晶体管的种类与检测

场效应晶体管(Field-Effect Transistor,FET),也是一种具有PN结结构的半导体器件。它与普通半导体三极管的不同之处在于它是电压控制器件,通过改变栅极的电压可以控制漏极和源极之间的电流。场效应晶体管具有输入阻抗高、噪声小、热稳定性好、便于集成等特点,但容易被击穿。

3.3.1 场效应晶体管的种类特点

场效应晶体管按其结构不同分为两大类,即绝缘栅型场效应晶体管和结型场效应晶体管。绝缘栅型场效应晶体管由金属、氧化物和半导体材料制成,简称MOS管。MOS管按其工作状态可分为增强型和耗尽型两种,每种类型按其导电沟道不同又分为N沟道和P沟道两种。结型场效应晶体管按其导电沟道不同也分为N沟道和P沟道两种。

以上两种场效应管的实物外形、功能特点等见表3-33,其图像符号如表3-34所示。

表3-33 场效应晶体管实物外形、功能特点

表3-34 场效应晶体管图形符号

场效应晶体管一般具有3个极(双栅管具有4个极):栅极G、源极S和漏极D,它们的功能分别对应于前述的晶体三极管双极型的基极B、发射极E和集电极C。由于场效应晶体管的源极S和漏极D在结构上是对称的,因此在实际使用过程中有一些可以互换。

3.3.2 场效应晶体管的识别方法

(1)场效应晶体管命名识别

通常,场效应晶体管都采用直标法标注命名。其命名规格是不固定的,型号、厂家等不同,命名规格也就不同。

场效应晶体管采用直标法的识读方法见表3-35。

表3-35 场效应晶体管采用直标法的识读方法

一些场效应管除对名称进行标注外,还对相关参数进行标识。场效应管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使用时关注以下主要参数,如表3-36所示。

表3-36 场效应晶体管采用直标法的识读方法

(2)场效应晶体管的电路标注与识别

场效应晶体管的电路标注与识别方法见表3-37。

表3-37 场效应晶体管的电路标注与识别方法

3.3.3 场效应晶体管主要参数及特性曲线

(1)场效应晶体管的结构特点

场效应晶体管根据结构不同,主要可分为结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管,这两种晶体管的基本结构及特性曲线见表3-38。

表3-38 结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管的基本结构及特性曲线

(2)场效应晶体管的主要参数

①夹断电压UP 在结型场效应管(或耗尽型绝缘栅管)中,当栅源间反向偏压UGS足够大时,沟道两边的耗尽层将充分地扩展,并会使沟道“堵塞”,即夹断沟道(IDS≈0A),此时的栅源电压,称为夹断电压。通常UP的值为1~5V。

②开启电压UT 在增强型绝缘栅场效应管中,当UDS为某一固定数值时,使沟道可以将漏、源极连通起来的最小UGS即为开启电压。

③饱和漏电流IDSS 在耗尽型场效应管中,当栅源间电压UGS=0V,漏源电压UDS足够大时,漏极电流的饱和值,称为饱和漏电流。

④直流输入电阻RGS 场效应管输入端即栅源之间所加电压UGS与栅极电流之比值,称为直流输入电阻RGS。它的阻值可达103MΩ,高输入阻抗是它的一大特点。

⑤漏源击穿电压U(BR)DSS 在场效应管中,当栅源电压UGS一定时,在增加漏源电压的过程中,使漏电流ID开始急剧增加时的漏源电压,称为漏源击穿电压U(BR)DSS

⑥栅源击穿电压U(BR)DSS 在结型场效应管中,反向饱和电流急剧增加时的栅源电压(将反向偏置电压加到栅极和源极之间时),称为栅源击穿电压U(BR)DSS

⑦跨导gM 在漏源电压UDS一定时,漏电流ID的微小变化量ΔID与引起这一变化量的栅源电压的微小变化量ΔUGS之比,称为跨导gM。它能表征栅源电压对漏极电流的控制能力。

⑧漏源动态内阻rDS 当UGS一定时,UDS的微小变化量ΔUDS与相应的ID的变化量ΔID之比,称为漏源动态内阻rDS

⑨极间电容 场效应管的3个电极间都存在着极间电容,即栅源电容CGS、栅漏电容CGD和漏源电容CDS。通常CGSCGD的电容值为1~3pF;CDS电容值为0.1~1pF。在超高频电路中要考虑极间电容的影响。

3.3.4 场效应晶体管类型的判别检测

检测场效应晶体管前可以通过万用表来判断场效应晶体管的沟道类型,以保证测量的准确,其具体检测方法见表3-39。

表3-39 场效应晶体管类型判别的检测方法和步骤

3.3.5 场效应晶体管性能的检测

下面以N沟道场效应晶体管为例,对其性能的进行检测,具体检测方法见表3-40。

表3-40 场效应晶体管性能的检测方法

3.3.6 场效应晶体管引脚判别的检测

一般场效应管所在的电路板上都标有其引脚名称(G、S、D),若没有标注,则可用以下方法判断,具体检测方法见表3-41。

表3-41 场效应晶体管引脚判别的检测方法