大功率场效应晶体管的工作原理与使用维修
场效应管工作原理及应用
场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。
而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。
见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。
例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
场效应晶体管的工作原理通俗解释
场效应晶体管的工作原理通俗解释
场效应晶体管是一种半导体器件，它广泛应用于电子电路中。
它
是一种三端管，由栅极 (Gate)，漏极 (Drain) 和源极 (Source) 三
个极组成。
场效应晶体管的工作原理非常复杂，但是可以用通俗易懂
的语言来解释。
第一步：当 Vgs = 0 时，场效应晶体管处于关闭状态。
此时，
漏结区域的电势高于源结区域，导致电子从源到漏流动。
第二步：当 Vgs > Vth 时，场效应晶体管处于开启状态。
此时
栅结区域形成一个电场，能够吸引电子从源极流入栅极，同时通过栅
极--漏极结实现漏极区域加电压，从而使电子从源极向漏极流动。
第三步：当 Vgs < Vth 时，场效应晶体管仍然处于关闭状态。
此时，栅结区域不会形成足够的电场，无法吸引电子从源极流入栅极，而漏极区域仍然在电势高于源区域。
因此，电子仍然从源到漏流动。
总之，场效应晶体管的工作原理可以用控制门极电压来控制漏极
电流的方式来概括。
因为场效应晶体管的控制能力非常强，它能够更
有效地控制大功耗电路。
功率场效应晶体管(MOSFET)原理3
功率场效应晶体管(MOSFET)原理功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VV MOSFET和双扩散VD MOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。
U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
{{分页}}1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
功率mosfet工作原理
功率mosfet工作原理
功率 MOSFET 是一种用于高频和高功率应用的场效应晶体管。
它的工作原理基于场效应，其电流控制是通过改变栅极电压来实现的。
MOSFET 由源、漏和栅极组成。
源和漏是 N 型或 P 型半导体材料，而栅极则由金属或多晶硅制成。
MOSFET 可以分为 N 沟道型MOSFET 和 P 沟道型 MOSFET 两种类型。
在 N 沟道型 MOSFET 中，源和漏都是 N 型半导体材料，而栅极则被夹在两者之间。
当栅极电压为零时，MOSFET 处于截止状态，不会有电流流过。
当栅极电压增加时，形成了一个电场，从而使沟道中形成了一个导电区域。
这个区域中的导电性决定了 MOSFET 的导通能力。
当沟道中存在正向偏置时，MOSFET 就处于导通状态，并且可以承受大量的电流。
此时，在源和漏之间形成了一个低阻抗路径。
但如果沟道中存在反向偏置，则 MOSFET 就处于截止状态，并且不会有任何电流流过。
在 P 沟道型 MOSFET 中，源和漏都是 P 型半导体材料，而栅极则被夹在两者之间。
其工作原理与 N 沟道型 MOSFET 相似，只是在栅极电压的变化方向上有所不同。
功率 MOSFET 具有很高的开关速度、低开关损耗和高温度稳定性等特点。
它们广泛应用于电源、逆变器、驱动器和电动机控制器等领域。
总之，功率 MOSFET 的工作原理基于场效应，在栅极电压变化的控制下实现了电流的控制。
它们具有高效率、高可靠性和高性能等优点，在现代电力系统中扮演着重要角色。
场效应管工作原理 1
场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。
而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。
见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。
例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
场效应管的工作原理和使用方法
场效应管的工作原理和使用方法场效应管（Field-Effect Transistor，FET）是一种用于放大、开关和调制信号的半导体器件。
场效应管有着广泛的应用领域，包括通信、电子设备和电源等。
一、工作原理1.基本构造场效应管包括一个绝缘栅、一个漏电极和一个源极，它们构成了“门电极-漏极-源极”结构。
-绝缘栅：用绝缘材料制成，用来隔离漏极和源极。
-漏电极：负责控制和操控电流。
-源极：负责提供电流。
2.工作原理当栅极电势施加于绝缘栅时，栅极电场将与绝缘层之间的电子引诱至表面，形成轨道，此时2DEG激活。
通过改变栅极电势的大小和极性，可以控制电子通过2DEG的程度，进而有效控制漏电流。
在N型场效应管中，栅极电势增大时，电子通过2DEG的能力减弱，导致漏电流减小。
而在P型场效应管中，栅极电势增大时，2DEG中空穴（正电荷载体）增加，漏电流也会增加。
基于以上原理，可以通过调整栅极电势，控制从漏极到源极的电流，实现场效应管的放大和开关功能。
二、使用方法1.引脚连接场效应管一般有三个引脚：栅极、漏极和源极。
栅极是场效应管的控制端，漏极和源极是输出端。
在使用场效应管时，需要正确将电源、信号源和负载与相应的引脚连接。
2.工作电压不同类型的场效应管具有不同的工作电压范围，需要根据厂商规定和数据手册，选定适当的电源和信号电压。
同时，还需要关注电流和功率的限制，确保不超出场效应管的额定数值。
3.极性场效应管分为N型和P型，其极性不同。
在连接场效应管时，需要确保漏极和源极的极性与电源匹配，以免产生不良影响或损坏器件。
三、场效应管的优缺点1.优点-控制方便：场效应管可以通过改变栅极电势，实现电流的控制，相较于双极型晶体管（BJT）具有更高的灵活性。
-噪音低：场效应管的输入电阻高，输出电阻低，可以有效降低噪音的生成和传播。
-响应速度快：场效应管的响应速度较快，适用于高频率和快速开关应用。
2.缺点-漏电流：场效应管的漏电流相对较大，可能导致功耗过高。
功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究
功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法2．掌握MOSEET对驱动电路的要求3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验内容1．MOSFET主要参数：开启阀值电压V GS(th),跨导g FS,导通电阻R ds输出特性I D=f（Vsd）等的测试2．驱动电路的输入,输出延时时间测试.3．电阻与电阻、电感性质载时，MOSFET开关特性测试4．有与没有反偏压时的开关过程比较5．栅-源漏电流测试三．实验设备和仪器1．MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分2．双踪示波器3．毫安表4．电流表5．电压表四、实验线路见图2—2五．实验方法1．MOSFET主要参数测试（1）开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流I D=1mA)的最小栅源电压。
在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流I D，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS 管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS 管的栅源电压Vgs ，并将主回路电位器RP 左旋到底，使Vgs=0。
将电位器RP 逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流I D =1mA 时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS （th ）。
读取6—7组I D 、Vgs ，其中I D =1mA 必测，填入表2—6。
（2）跨导g FS 测试双极型晶体管（GTR ）通常用h FE （β）表示其增益，功率MOSFET 器件以跨导g FS 表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即g FS =△I D /△V GS 。
典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS =15V 下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值。
根据表2—6的测量数值，计算g FS 。
MOSFET损坏原因分析及解决方法
MOSFET损坏的原因分析及解决方法MOSFET是：（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），（Field Effect Trans istor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Meta l Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2.功率MOSFET的结构和工作原理功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
2.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。
导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSF ET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。
功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEX FET采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。
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文丨孙胜柱
摘 要：分析高频大功率场效应晶体管的工作原理、结构特点。ＭＯＳＦＥＴ的存放、使用和测 量方法。
关键词：大功率场效应晶体管； 工作原理； 存放； 使用和测量
１ 高频功率放大器的作用 高频功率放大器是全固态调频与电 视发射机中的一个重要组成部分。其任 务是用来放大由激励器送出的已调波信 号。这个小功率的已调波信号经过一系 列的放大——缓冲级、中间放大级、末 级功率放大级和功率合成后获得足够的 高频功率后，高效率、不失真地经由馈 线送到天线上发射出去。
图１
尽状态，仍无法沟通漏－源V-MOSFET 仍处于截止状态③当VGS达到或超过一 定电压时，P型区表面发生转型形成很 薄的Ｎ型沟道，从而构成了漏－源极间 的导电沟道，使V－MOSFET进入导通 状态，加VDS后就会产生漏极电流ID。 VGS越大，ID也就越大，实现了VGS对 ID的控制作用。
3.2 V－MOSFET的特性曲线 Ｎ沟道增强型MOSFET常采用共源 连接方式电路图如图2与图2对应的特性 曲线如图3输出特性曲线上所划分的三个 工作区分别是：①线性区②饱和区③击 穿区。各工作区特点如下：线性区：漏 电流ID随VDS的变化近似线性变化。饱 和区：ID几乎不随VＤＳ变化，但当VGS 增大时由于沟道电阻减小其饱和电流值 也相应增加所以饱和区为V－MOSFET
4.3 MOSFET的简单测量 BLF177和BLF278的栅源门限电 压在2-4.5v之间，MRF１４８Ａ、 MRF151G的栅源门限电压在15v，漏源 之间在导通状态下的直流电阻为0.2-0.3 欧姆接近于零。在测量管子时可用500型 万用表，它的×10K电阻档内部接有9v电 池，正端为红表笔与电池的负极连接， 负端为黑表笔接电池的正极。测量时应 先检查表笔是否在正确位置。 ①BLF177和BLF278的管脚位置见图
３ 大功率场效应晶体管 场效应晶体管（FET）用于高频 大功率大多采用金属－氧化物－半导 体场效应晶体管（简称MOSFET）， MOSFET按工作方式分有增强型和耗 尽型两类，而每类又分为N沟道和P沟 道。增强型MOSFET的栅偏压为正；耗 尽型MOSFET的栅偏压为负。现在制造 的管子多数是Ｎ沟道增强型（简称V－ MOSFET）。 3.1 V－MOSFET的工作原理 V－MOSFET在工作时，①当栅－ 源极电压VGS≤0时，栅极下面P型区表 面呈现多子堆积状态，无法沟通漏-源。 V-MOSFET处于截止状态。②当VGS ＞0但较小时栅极下面Ｐ型区表面呈现耗
参数
漏源击穿 电压最小
ＢＬＦ１７７ １１０ ＭＲＦ１４８Ａ １２５ ＢＬＦ２７８ １１０ ＭＲＦ１５１５ １－５
漏源间直流 电阻欧姆
０．２ ０．１－０．３ ０．２ ０．１－０．３
输出 功率（Ｗ）
１５０ ３０ ３００ ３００
功率 增益 Ｂ）
（
Ｄ
栅源电 压最大
１９
±２０
１８
±４０
１８
±２０
１６
±４０
漏源工 作电压
５０ ５０ ５０ ５０
图５
带来新的问题，因为栅极如果感应有电 荷，就很难释放掉，电荷的积累就会使 电压升高。特别是极间电容比较小的管 子，少量的电荷就可能产生击穿管子的 高电压。为避免这种情况，不能让栅极 悬空，要在栅源极之间保持直流通路， 即使不用时也要用金属线将三个电极短 路的情况下保存。
图２
图３
的线性放大区。击穿区，当VDS大于某 一电压时，漏极与衬底的PN结发生反 向击穿，ID急剧增加特性曲线进入击穿 区，此时的VDS称为击穿电压，所以在 设计和调整放大器时应避免工作在击穿 区。
3.3 V－MOSFET的特点 由于V－MOSFET的栅极是一个V型 槽生成两个沟道，可提供较大的电流密 度。其特点有：①输入、输出阻抗高， 易实现宽带匹配。②功率增益高，输出 功率大，且驱动小易实现功率控制。 ③漏源击穿电压高，对安全可靠工作有 利。④正向跨导较大，且跨导的线性 好。⑤通频带宽，高频特性好。⑥负电 流温度系数，热稳定性优良。⑦低的导 通电阻，既能提高最大输出功率，又能 保持较低的耗散功率。⑧输入、输出间 的反馈电容小，线路便于设计和调整。 3.4 常用的大功率场效应晶体管主 要技术参数 在全固态调频与电视发射机中， 功率放大器的前级常采用飞利浦公司 生产的BLF177或摩托罗拉公司生产 MRF149A其外形图和电路符号如图4。 其中1是漏极D；3是栅极G；2，4是 源极S。主要技术参数如下表： 在全固态调频与电视发射机中，功
4.2 使用 ①在取用和安装功放管时，一定要 把人体上积聚的静电放掉，以免感应静 电损坏功放管。②在维修功率放大器时 最好不带电，必须在带电情况维修时 可只加静态电压测量其偏置电压。并在 调整放大器时应先降低电源电压，进行
粗调，然后，再在规定的电压下进行细 调。这样就能有效地防止击穿功放管。 在加激励情况下，不能用万用表去测功 放管的栅极或漏极的电压即使测量其结 果也是不准确的，也不能用手去触摸功 放管周围的元器件，防止被高频灼伤或 人体所带静电损坏功放管。③定期检查 功放管输出端负载连接是否牢固可靠， 否则当负载开路或短路时，功放管会由 于过载而损坏。
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 通信技术
率放大器的末极常用双推挽MOSFET功
放管如BLF278和MRF151G等，外形图
和电路符号如图5，其中1，2为漏极；
3，4为栅极；5为源极。
４ 大功率ＭＯＳＦＥＴ的存放和使用
4.1 存放
前面介绍的几种常用MOSFET器
图４
件，输入阻抗很高是重要的优点，但也
２ 高频功率放大管的特点 高频功率放大管是组成高频功率放 大器的关键器件，它本身的电气技术指 标的好坏将直接影响着整个功率放大器 的性能。随着电子科技的飞速发展大功 率的场效应晶体管不断问世，为研制生 产大功率等级全固态调频与电视发射机 提供了便利条件。作为功率放大器件的 晶体管与电子管相比具有体积小、重量 轻、耗电省、寿命长、电压低等优点。 目前全固态调频与电视发射机采用了这 种大功率放大管，为广播电视设备向数 字化发展奠定了基础。