场效应管的测试方案

场效应管各个参数符号Cds---漏-源电容Cdu---漏-衬底电容Cgd---栅-源电容Cgs---漏-源电容Ciss---栅短路共源输入电容Coss---栅短路共源输出电容Crss---栅短路共源反向传输电容D---占空比（占空系数，外电路参数）di/dt---电流上升率（外电路参数）dv/dt---电压上升率（外电路参数）ID---漏极电流（直流）IDM---漏极脉冲电流ID(on)---通态漏极电流IDQ---静态漏极电流（射频功率管）IDS---漏源电流IDSM---最大漏源电流IDSS---栅-源短路时，漏极电流IDS(sat)---沟道饱和电流（漏源饱和电流）IG---栅极电流（直流）IGF---正向栅电流IGR---反向栅电流IGDO---源极开路时，截止栅电流IGSO---漏极开路时，截止栅电流IGM---栅极脉冲电流IGP---栅极峰值电流IF---二极管正向电流IGSS---漏极短路时截止栅电流IDSS1---对管第一管漏源饱和电流IDSS2---对管第二管漏源饱和电流Iu---衬底电流Ipr---电流脉冲峰值（外电路参数）gfs---正向跨导Gp---功率增益Gps---共源极中和高频功率增益GpG---共栅极中和高频功率增益GPD---共漏极中和高频功率增益ggd---栅漏电导gds---漏源电导K---失调电压温度系数Ku---传输系数L---负载电感（外电路参数）LD---漏极电感Ls---源极电感rDS---漏源电阻rDS(on)---漏源通态电阻rDS(of)---漏源断态电阻rGD---栅漏电阻rGS---栅源电阻Rg---栅极外接电阻（外电路参数）RL---负载电阻（外电路参数）R(th)jc---结壳热阻R(th)ja---结环热阻PD---漏极耗散功率PDM---漏极最大允许耗散功率PIN--输入功率POUT---输出功率PPK---脉冲功率峰值（外电路参数）to(on)---开通延迟时间td(off)---关断延迟时间ti---上升时间ton---开通时间toff---关断时间tf---下降时间trr---反向恢复时间Tj---结温Tjm---最大允许结温Ta---环境温度Tc---管壳温度Tstg---贮成温度VDS---漏源电压（直流）VGS---栅源电压（直流）VGSF--正向栅源电压（直流）VGSR---反向栅源电压（直流）VDD---漏极（直流）电源电压（外电路参数）VGG---栅极（直流）电源电压（外电路参数）Vss---源极（直流）电源电压（外电路参数）VGS(th)---开启电压或阀电压V（BR）DSS---漏源击穿电压V（BR）GSS---漏源短路时栅源击穿电压VDS(on)---漏源通态电压VDS(sat)---漏源饱和电压VGD---栅漏电压（直流）Vsu---源衬底电压（直流）VDu---漏衬底电压（直流）VGu---栅衬底电压（直流）Zo---驱动源内阻η---漏极效率（射频功率管）Vn---噪声电压aID---漏极电流温度系数ards---漏源电阻温度系数场效应管的特征参数1．直流参数饱和漏极电流IDSS它可定义为：当栅、源极之间的电压等于零，而漏、源极之间的电压大于夹断电压时，对应的漏极电流。夹断电压UP它可定义为：当UDS一定时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS开启电压UT它可定义为：当UDS一定时，使ID到达某一个数值时所需的UGS2.交流参数低频跨导gm它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。极间电容场效应管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。3.极限参数漏、源击穿电压当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。栅极击穿电压结型场效应管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象。场效应管的测试方案场效应管除了放大能力稍弱，在导通电阻、开关速度、噪声及抗干扰能力等方面较双极型三极管均有着明显的优势。由于输入阻抗极高，MOSFET管栅极微量感应电荷产生的电势足以击穿绝缘层而损坏器件。过去许多介绍绝缘栅型场效应管的资料中，一般都需要用捆扎(短接)器件的三只管脚，待MOS管焊接到电路板之后再剪去捆扎线如图1所示，使用非常烦琐。一、基本类型MOS管测试MOS管内部的保护环节有多种类型，这就决定了测量过程存在着多样性，常见的NMOS管内部结构如图3、图4所示。图3、图4所示NMOS管的D-S间均并联有一只寄生二极管(InternalDiode)。与图3稍有不同，图4所示NMOS管的G-S之间还设计了一只类似于双向稳压管的元件保护二极管，由于保护二极管的开启电压较高，用万用表一般无法测量出该二极管的单向导电性。因此，这两种管子的测量方法基本类似，具体测试步骤如下：1．MOS管栅极与漏、源两极之间绝缘阻值很高，因此在测试过程中G-D、G-S之间均表现出很高的电阻值。而寄生二极管的存在将使D、S两只管脚间表现出正反向阻值差异很大的现象。选择指针万用表的R×1kΩ挡，轮流测试任意两只管脚之间的电阻值。当指针出现较大幅度偏转时，与黑笔相接的管脚即为NMOS管的S极，与红笔相接的管脚为漏极D，剩余第3脚则为栅极G，如图5所示。2．短接G、D、S三只电极，泄放掉G-S极间等效结电容在前面测试过程中临时存储电荷所建立起的电压UGS。图4所示MOS管的G-s极间接有双向保护二极管，可跳过这一步。3．万用表电阻挡切换到的R×10kΩ挡(内置9V电池)后调零。将黑笔接漏极D、红笔接源极S，经过上一步的短接放电后，UGS降为0V，MOS管尚未导通，其D-S间电阻RDS为∞，故指针不会发生偏转，如图6所示。4．有以下两种方法能够对MOS管的质量与性能作出准确的判断：第一种方法：①用手指碰触G-D极，此时指针向右发生偏转，如图7所示。手指松开后，指针略微有一些摆动。②用手指捏住G-S极，形成放电通道，此时指针缓慢回转至电阻∞的位置，如图8所示。图4所示MOS管的G-S间接有保护二极管，手指撤离G-D极后即使不去接触G-S极，指针也将自动回到电阻∞的位置。值得注意的是，测试过程中手指不要接触与测试步骤不相关的管脚，包括与漏极D相连的散热片，避免后续测量过程中因万用表指针偏转异常而造成误判。第二种方法：①用红笔接源极S，黑笔接栅极G，对G-S之间的等效结电容进行充电，此时可以忽略万用表指针的轻微偏转，如图9所示。②切换到R×1Ω挡，换挡后须及时对挡位进行调零。将红笔接到源极S，黑笔移到漏极D，此时MOS管的D-S极导通。根据MOS管类型的不同，万用表指针停留在十几欧姆至零点几欧姆不等的位置，如图10所示。③交换黑笔与红笔的位置，万用表所指示的电阻值基本不变，说明此时MOS管的D-S极已经导通。当前万用表所指示的电阻值近似为D-S极导通电阻RDS(on)。因测试条件所限，这里得到的RDS(on)值往往比手册中给出的典型值偏大。对于图4所示的。MOS管，因G-S间保护二极管的存在，万用表指针在接近零刻度位置后，将自动回复到电阻∞位置。5．放大能力(跨导)的估测判断NMOS管跨导性能时，选择万用表的R×10kΩ电阻挡，此时表内电压较高。对于垂直沟道的VMOS管(如2SJ353)，用R×1kΩ挡即可完成所有的测试功能。将万用表红表笔接源极S、黑表笔接漏极D，相当于在D-S之间加上一个9V的电压。此时栅极开路，当用手指或镊子接触栅极G并停顿几秒时，指针会缓慢地偏转到满刻度的1／3～1／2处。指针偏转角度越大，MOS管的跨导值越高。如果被测管的跨导很小，用此法测试时指针偏转幅度很小。二、特殊小功率MOS管的测试图3所示MOS管在目前使用较广，典型器件如NMOS型的IRF740、IRF830、PMOS型的IRF9630等。图4所示的MOS管以NMOS型居多，2SKl548、FS3KMl6A为这类MOS器件的典型代表。此外，还有一类比较特殊的MOS管，这类MOS管的栅极G在并联保护二极管的同时还集成有一只电阻，结构如图11所示。图11所示的MOS管在小功率器件中采用较多，如常见的2SK1825。这类NMOS管与前述两种MOS管的测试方法区别较大，正确的测试步骤如下。1．切换到万用表的R×1kΩ挡，将黑笔与某只引脚相接，红笔分别与其余两只引脚相接进行阻值测量，若两次测试过程中指针均出现较大幅度的偏转，则与黑笔相连的管脚即为源极S。这主要是由于MOS管内部集成有两只保护二极管的缘故。2．为了区分漏极D与栅极G，接下来可参考NPN三极管集电极C与发射极E的识别程序进行测试：①假设剩余管脚中的某一只为漏极D并将其与黑笔相接，红笔则接假设的栅极G；②用手指捏住假设的栅极G与漏极D，观察指针的偏转情况。若指针偏转幅度较大，则与黑笔相接的管脚即为漏极D，与红笔相接的则为栅极，测试原理如图12所示。三、型号不明的MOS管的测量PMOS管的测量原则和方法与NMOS管类似，在测量过程中应注意将表笔的顺序颠倒。但是，对于型号不明的MOS管，通过检测单向导电性往往只能判断出其中哪一只管脚为栅极，而不能直接识别管子的极性和D、S极。对此，合理的测试方法如下：1．万用表取R×1kΩ挡，在观察到单向导电性之后，交换两只表笔的位置；2．将万用表切换至R×10kΩ挡，保持黑笔不动，将红笔移到栅极G停留几秒后再回到原位，若指针出现满偏，则该元件为PMOS管，且黑笔所接管脚为源极S、红笔所接为漏极D；3．若第2步指针没有发生大幅度偏转，则保持红笔位置不变，将黑笔移到栅极G停留几秒后回到原位，若指针满偏则管子类型为NMOS，黑笔所接管脚为漏极D、红笔所接为源极S。