场效应管D与S极能否随意互换？.doc

1、场效应管 D 与 S 极能否随意互换 ? 场效应管 D 极与 S 极能否互换使用 ?作者之所以出现失误，是因为对场效应管的有关知识不太清楚，作为维修人员，即使电路图中没标明 D、 S、 G 极，也应知道对应电极，其实不少维修人员对场效应管的知识模糊 ,因此有必要在此介绍一下。 场效应管可分为结型场效应管 (简称 JFET)和绝缘栅场效应管 (简称 MOS 管或 MOSFE 腑种。每种又可分为N 沟道和 P 沟道两类， N 沟道和 P 沟道场效应管工作原理相同，只是工作电压极性相反这就像三极管有NPN 型和 PNP 型之一样。增强型和耗尽型之分，有关图符号如图 l。 结型场效应管的源极 S 和漏

2、极在制工艺上是对称的，可以互换使用。如者把 3DJ6应用于功效前置级， D、S 极换后，电路工作状态并无变化。 MOS 管的衬底 B 与源极如果不连在一起，则 D、 S 极可以互换，但有的 MOS 管由于结构上的原因 (即衬底 B 与源极 S 连在一起 )，其 D、 S 极不能互换。作开关管用的场效应管，一般都是功率型 NMOS 管，就属于这种特例。对于增强型 NMOS管，从其转移特性看，其 Ugs 要大于开启电压 (一般为几伏 )，管子才导通。而耗尽型 NMOS 管尽管 Ugs 可以为正、零或负值，但其 Ugs=UP 时 (UP 称夹断电压，为负 的几伏 )，：Id=0，管子截止，所以对于

3、NMOS 管，实际使用时， G 极对地电位较低，若 S 极接供电 (高电位 )，则 Ugs远小于 0，超出管子的使用条件，必使管子击穿损坏。 但是有的绝缘栅场效应管在制造产品时已把源极和衬底连接在一起了 ，所以这种管子的源极和漏极就不能互换。有的管子则将衬底单独引出一个管脚，形成四个管脚。一般情况 P 衬底接低电位， N 衬底接高电位。 从输出特性看，对于功率型 NMOS 管，工作时 UdsO，其漏极击穿电压 V(BR)ds 很高，反之 Usd 很低，若 S 接高电位， D 接低电位，则 MOS 管将被击穿。 综上所述， MOS 管的 D、 S 极不可随便对掉使用，功率型 MOS 管其 D、

4、S 极绝不能互换。对于功率型MOS 管， D、 S 极间多接有保护二极管 D，有的 G、 S 间极也接有保护二极管，见图 2。 用指针万用表 R100挡测试 MOS 管任意两脚间的正反向电阻值，有 5次为 ，一次较小，为几百欧，否则管子一定损坏。阻值较小的这一次，对于 NMOS 管红表笔接 D 极、黑笔接 S 极；对于 PMOS 管，红笔接S 极、黑笔接 D 极，余下的是 G 极。由此可见 D、 S 极间接的非普通二极管，笔者试过对于图 1结构的管子 (如 2SK727、 2SK2828)即使用 500型万用表的 R10k 挡测，红笔接 S 极、黑笔接 D 极，阻值仍为 。作为维修人员，应不断

5、学习新技术，这样在维修中的失误与经济损失才会大大减少，才能跟上电子技术日新月异的发展。 BJT 的开关工作原理： 形象记忆法 ： 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀 门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的

6、江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里， Ube 就是小水流， Uce 就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。 如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是三极管中的截止区。 如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 如果有水流存在一个水

7、库中，水位太高（相应与 Uce 太大），导致不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。 PN 结的击穿又有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过 PN 结容许的耗散功率，直至 PN 结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可逆的，当加在 PN 结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。电击穿又分为 雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压低于 5 6V 的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于 5 6V 的稳压管，雪崩击穿为主。电压在 5 6V 之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数最好，这就是为什么许多电路使用 5 6V 稳压管的原因。 在模拟电路中，一般

8、阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。比如用单片机外界三极管驱动数码管时，确实 会对单片机管脚输出电流进行一定程度的放大，从而使电流足够大到可以驱动数码管。但此时三极管并不工作在其特性曲线的放大区，而是工作在开关状态（饱和区）。当单片机管脚没有输出时，三极管工作在截止区，输出电流约等于 0。 在制造三极管时，要把发射区的 N 型半导体电子浓度做的很大，基区 P 型半导体做的很薄，当基极的电压大于发射极电压（硅管要大0.7V，锗管要

9、大 0.3V）而小于集电极电压时，这时发射区的电子进入基区，进行复合，形成 Ie；但由于发射区的电子浓度很大，基区又很薄，电子就会穿过反向偏置的集电结到集电区的 N 型 半导体里，形成 Ic；基区的空穴被复合后，基极的电压又会进行补给，形成 Ib。 理论记忆法： 当 BJT 的发射结和集电结均为反向偏置（ VBE 0， VBC 0），只有很小的反向漏电流 IEBO 和 ICBO 分别流过两个结，故 iB 0 ， iC 0， VCE VCC ，对应于下图中的点。这时集电极回路中的 c、 e 极之间近似于开路，相当于开关断开一样。 BJT 的这种工作状态称为截止。 当发射结和集电结均为正向偏置（

10、VBE 0， VBC 0）时，调节 RB，使 IB=VCC / RC，则 BJT 工作在上图中的 C 点，集电极电流 iC 已接近于最大值 VCC / RC，由于 iC 受到 RC 的限制，它已不可能像放大区那样随着 iB 的增加而成比例地增加了，此时集电极电流达到饱和，对应的基极电流称为基极临界饱和电流 IBS（ ），而集电极电流称为集电极饱和电流 ICS（ VCC / RC）。此后，如果再增加基极电 流，则饱和程度加深，但集电极电流基本上保持在 ICS 不再增加，集电极电压VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为 BJT 的饱和压降，它也基本上不随 iB 增加而

11、改变。由于 VCES 很小，集电极回路中的 c、e 极之间近似于短路，相当于开关闭合一样。 BJT 的这种工作状态称为饱和。由于 BJT 饱和后管压降均为 0.3V，而发射结偏压为 0.7V，因此饱和后集电结为正向偏置，即 BJT 饱和时集电结和发射结均处于正向偏置，这是判断 BJT 工作在饱和状态的重要依据。下图示出了型 BJT 饱和时各电极电压的典型数 据。 由此可见 BJT 相当于一个由基极电流所控制的无触点开关。三极管处于放大状态还是开关状态要看给三极管基极加的电流 Ib（偏流），随这个电流变化，三极管工作状态由截止 -线性区 -饱和状态变化而变。 BJT截止时相当于开关 “断开 ”，

12、而饱和时相当于开关 “闭合 ”。型 BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。 结型场效应管（ N 沟道 JFET）工作原理： 可将 N 沟道 JFET 看作带 “人工智能开关 ”的水龙头。这就有三部分：进水、人工智能开关、出水，可以分别看成是 JFET 的 d 极 、 g 极、 s极。 “人工 ”体现了开关的 “控制 ”作用即 vGS。 JFET 工作时，在栅极与源极之间需加一负电压（ vGS0），使 N 沟道中的多数载流子（电子）在电场作用下由源极向漏极运动，形成电流 iD。 iD 的大小受 “人工开关 ”vGS的控制， vGS 由零往负向增大时， PN 结的耗尽层将加宽，导电沟

13、道变窄， vGS 绝对值越大则人工开关越接近于关上，流出的水（ iD）肯定越来越小了，当你把开关关到一定程度的时候水就不流了。 “智能 ”体现了开关的 “影响 ”作用，当水龙头两端压力差（ vDS）越大时，则人工开关自动智能 “生长 ”。 vDS 值越大则人工开关生长越快，流水沟道越接近于关上，流出的水（ iD）肯定越小了，当人工开关生长到一定程度的时候水也就不流了。理论上，随着 vDS 逐渐增加，一方面沟道电场强度加大，有利于漏极电流 iD 增加；另一方面，有了 vDS，就在由源极经沟道到漏极组成的 N 型半导体区域中，产生了一个沿沟道的电位梯度。由于 N 沟道的电位从源端到漏端是逐渐升高的

14、，所以在从源端到漏端的不同位置上，漏极与沟道之间的电位差是不相等的，离 源极越远，电位差越大，加到该处 PN 结的反向电压也越大，耗尽层也越向 N 型半导体中心扩展，使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极要窄，导电沟道呈楔形。所以形象地比喻为当水龙头两端压力差（ vDS）越大，则人工开关自动智能 “生长 ”。 当开关第一次相碰时，就是预夹断状态，预夹断之后 id 趋于饱和。 当 vGS0 时，将使 PN 结处于正向偏置而产生较大的栅流，破坏了它对漏极电流 iD 的控制作用，即将人工开关拔出来，在开关处又加了一根进水水管，对水龙头就没有控制作用了。 绝缘栅场效应管 (N 沟道增强型 MOSFET)工作

15、原理： 可将 N 沟道 MOSFET 看作带 “ 人工智能开关 ” 的水龙头。相对应情况同 JFET。与 JFET 不同的的是， MOSFET 刚开始人工开关是关着的，水流流不出来。当在栅源之间加 vGS0， N 型感生沟道（反型层）产生后，人工开关逐渐打开，水流（ iD）也就越来越 大。 iD 的大小受 “ 人工开关 ”vGS 的控制， vGS 由零往正向增大时，则栅极和 P 型硅片相当于以二氧化硅为介质的平板电容器，在正的栅源电压作用下，介质中便产生了一个垂直于半导体表面的由栅极指向 P 型衬底的电场，这个电场排斥空穴而吸引电子， P 型衬底中的少子电子被吸引到衬底表面，这些电子在栅极附近的 P 型硅表面便形成了一个 N 型薄层，即导通源极和漏极间的 N 型导电沟道。栅源电压 vGS 越大则半导体表面的电场就越强，吸引到 P 型硅表面的电子就越多，感生沟道将越厚，沟道电阻将越小。相当于人工开关越接近于打开，流出的水（ iD）肯定越来 越多了，当你把开关开到一定程度的时候水流就达到最大了。 MOSFET 的 “ 智能 ” 性与JFET 原理相同，参上。