場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管

1、簡(jiǎn)介場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極性晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高（）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。場(chǎng)效應(yīng)管的外形與普通晶體管一樣，但工作原理不同。普通晶體管是電流控制器件，通過控制積極電流達(dá)到控制集電極電流或發(fā)射級(jí)電流。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，其輸出電流決定于輸入信號(hào)電壓的大小，即管子的電流受控于柵極電壓。二次擊穿：對(duì)于集電極電壓超過而引起的擊穿，只要外電路限制擊穿后的電流，管子就不會(huì)損

2、壞，如果此時(shí)電流繼續(xù)增大，引發(fā)的不可逆的擊穿，稱為二次擊穿。種類和結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管分為兩類，一類是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱JFET；另一類是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱IGFET。目前廣泛應(yīng)用的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOSFET。場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)電極：源級(jí)（S）、柵極（G）、漏極（D），且可分為P溝道型與N溝道型兩種。工作原理場(chǎng)效應(yīng)管工作原理用一句話說，就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的，用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制”。更正確地說，流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在=0的非飽和區(qū)域，表示的過渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽?，根?jù)

3、漏極-源極間所加的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流流動(dòng)。從柵極向漏極擴(kuò)展的過度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。在過渡層由于沒有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過渡層接觸漏極與柵極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過過渡層。因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生的飽和現(xiàn)象。其次，向負(fù)的方向變化，讓=(off)，此時(shí)過渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且的電場(chǎng)大部分加到過渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更

4、使電流不能流通。基本特點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管屬于電壓控制元件，與雙極性晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有如下特點(diǎn)：（1） 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過來控制；（2） 場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。（3） 它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；（4） 它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)；（5） 場(chǎng)效應(yīng)管的抗輻射能力強(qiáng)；（6） 由于不存在雜亂運(yùn)動(dòng)的少子擴(kuò)散引起的散粒噪音，所以噪聲低。（7） 容易產(chǎn)生靜電擊穿損壞。貯存時(shí)應(yīng)將場(chǎng)效應(yīng)管的3各電極短路，并放在屏蔽的金屬盒內(nèi)，焊接時(shí)電烙鐵外殼應(yīng)接地，或斷開電烙鐵的電源，利用余熱進(jìn)行焊接。主要參數(shù)直流參數(shù)飽和漏極

5、電流它可定義為：當(dāng)柵、源極之間的電壓等于零，而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的漏極電流。夾斷電壓它可定義為：當(dāng)一定時(shí)，使減小到一個(gè)微小的電流時(shí)所需的。開啟電壓它可定義為：當(dāng)一定時(shí)，使到達(dá)某一個(gè)數(shù)值時(shí)所需的。交流參數(shù)低頻跨導(dǎo)它是描述柵、源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。極間電容場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極之間的電容，它的值越小表示管子的性能越好。極限參數(shù)漏、源擊穿電壓當(dāng)漏極電流急劇上升時(shí)，產(chǎn)生雪崩擊穿時(shí)的。柵極擊穿電壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，柵、源極之間的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，若電流過高，則產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象。型號(hào)命名有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同（使用數(shù)字3），第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

6、，O代表絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型P溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。第二種命名方法是CS××#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。主要作用1. 場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容。2. 場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。3. 場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。4. 場(chǎng)效應(yīng)管可以方

7、便地用作恒流源。5. 場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)效應(yīng)管（FET）是電場(chǎng)效應(yīng)控制電流大小的單極型半導(dǎo)體器件。在其輸入端基本不取電流或電流極小，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、制造工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中被應(yīng)用。場(chǎng)效應(yīng)器件憑借其低功耗、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在集成電路中已經(jīng)有逐漸取代三極管的趨勢(shì)。但它還是非常嬌貴的，雖然現(xiàn)在多數(shù)已經(jīng)內(nèi)置了保護(hù)二極管，但稍不注意，也會(huì)損壞。應(yīng)用特點(diǎn)（與三極管對(duì)比）1. 場(chǎng)效應(yīng)管的源極S、柵極G、漏極D分別對(duì)應(yīng)于三極管的發(fā)射極E、基極B、集電極C，它們的作用相似。2. 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由控制，其放大系數(shù)一般較小，因

8、此場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力較差；三極管是電流控制電流器件，由（或）控制。3.場(chǎng)效應(yīng)管柵極幾乎不取電流；而三極管工作時(shí)基極總要吸取一定的電流。因此場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。4.場(chǎng)效應(yīng)管只有多子參與導(dǎo)電；三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電，而少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，因而場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件（溫度等）變化很大的情況下應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管。5.場(chǎng)效應(yīng)管在源極與襯底連在一起時(shí)，源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大；而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí)，其特性差異很大，b值將減小很多。噪聲系數(shù)很小，在低噪聲放大電路的輸入級(jí)及要求信噪比較高的電路中要選用場(chǎng)

9、效應(yīng)管。7.場(chǎng)效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開路電路，但由于前者制造工藝簡(jiǎn)單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。8.三極管導(dǎo)通電阻大，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小，只有幾百毫歐姆，在現(xiàn)在的用電器件上，一般都用場(chǎng)效應(yīng)管做開關(guān)來用，他的效率是比較高的。使用優(yōu)勢(shì)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱之為雙極型器件。有

10、些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。測(cè)量檢測(cè)1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別：場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚€(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)K時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。2、判定柵極

11、：用萬用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的即是柵極。3、制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。4、 估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力。將萬用表?yè)艿絉×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示

12、出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極上。由于管子的放大作用，和都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到萬用表屏幕有較大幅度的變化。如果手捏柵極時(shí)幅度變化很小，說明管子的放大能力較弱；若屏幕讀數(shù)不動(dòng)，說明管子已經(jīng)損壞。場(chǎng)效應(yīng)管的使用注意事項(xiàng)（1）為了安全使用場(chǎng)效應(yīng)管，在線路的設(shè)計(jì)中不能超過管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。（2）各類型場(chǎng)效應(yīng)管在使用時(shí)，都要嚴(yán)格按要求的偏置接人電路中，要遵守場(chǎng)效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵源漏之間是結(jié)，溝道管柵極不能加正偏壓；溝道管柵極不能加負(fù)偏壓，等等。（3）MOS場(chǎng)效

13、應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運(yùn)輸、貯藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢(shì)將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場(chǎng)效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保存時(shí)最好放在金屬盒內(nèi)，同時(shí)也要注意管的防潮。（4）為了防止場(chǎng)效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測(cè)試儀器、工作臺(tái)、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地；管腳在焊接時(shí)，先焊源極；在連入電路之前，管的全部引線端保持互相短接狀態(tài)，焊接完后才把短接材料去掉；從元器件架上取下管時(shí)，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等；當(dāng)然，如果能采用先進(jìn)的氣熱型電烙鐵，焊接場(chǎng)效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全；在未關(guān)斷電源時(shí)，絕對(duì)不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措

14、施在使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)必須注意。（5）在安裝場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件；為了防管件振動(dòng)，有必要將管殼體緊固起來；管腳引線在彎曲時(shí)，應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸毫米處進(jìn)行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。對(duì)于功率型場(chǎng)效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因?yàn)楣β市蛨?chǎng)效應(yīng)管在高負(fù)荷條件下運(yùn)用，必須設(shè)計(jì)足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作?？傊?，確保場(chǎng)效應(yīng)管安全使用，要注意的事項(xiàng)是多種多樣，采取的安全措施也是各種各樣，廣大的專業(yè)技術(shù)人員，特別是廣大的電子愛好者，都要根據(jù)自己的實(shí)際情況出發(fā)，采取切實(shí)可行的辦法，安全有效地用好場(chǎng)效應(yīng)管。晶閘管簡(jiǎn)介晶閘管（Thyristor）是晶體閘流

15、管的簡(jiǎn)稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅；1957年美國(guó)通用電器公司（GE）開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化；晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個(gè)極：陽(yáng)極，陰極和門極; 晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號(hào)為“V”、“VT”表示（舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示）。工作原理晶閘管T在工作過程中，它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，

16、組成晶閘管的控制電路。晶閘管的工作條件：1. 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。2. 晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。種類按關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為單向晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、門極關(guān)斷晶閘管（GTO）、BTG晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種。 按引腳和極性分類晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。 按封裝形式分類晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中，金屬封裝晶閘管又分為螺栓