n沟道场效应管工作原理,测量好坏方法-KIA MOS管
n沟道场效应管原理
N沟道场效应管(N-Channel Field Effect Transistor, N-FET)的工作原理基于PN结的电场效应和载流子的扩散与漂移。N沟道场效应管主要由N型半导体材料构成,通过栅极电压的变化来控制源极和漏极之间的电流流动。
结构
N沟道结型场效应管为例,其结构通常包括一块N型半导体材料,在两侧各扩散一个高杂质浓度的P+区,形成两个不对称的P+N结(即耗尽层)。两个P+区并联在一起,引出一个电极作为栅极(G),在N型半导体的两端各引出一个电极分别作为源极(S)和漏极(D)。
N沟道场效应管主要由三个引脚组成:源极(Source, S)、漏极(Drain, D)和栅极(Gate, G)。源极是电流流出的端点,漏极是电流流入的端点,栅极通过改变电压来控制源极和漏极之间的导电沟道宽度。
工作原理
导电沟道的形成:在栅极和源极之间施加一个电压源VGG,这个电压使得栅极带正电荷,而P型衬底带负电荷,从而在栅极和P型衬底之间形成电场。这个电场会排斥P型区中的多数载流子(空穴),吸引N型区的多数载流子(电子),导致电子被吸引到栅极区域的绝缘层下方,形成导电沟道。
阈值电压:当栅源电压VGG达到阈值电压VTH时,才能形成导电沟道。阈值电压VTH与MOS管的制造工艺和材料相关,当栅源电压VGG增大时,电场变大,导电沟道变厚,等效电阻变小;反之,导电沟道变窄,等效电阻增大。
漏源电压的影响:在漏极和源极之间施加一个电压源VDD,漏极电流Id通过导电沟道。漏源电压VDD的作用会使漏极d的电位高于源极s的电位,导致靠近漏极的一侧导电沟道较窄,靠近源极的一侧导电沟道较宽。当VDD增加时,漏极电流Id会线性增加,但当VDD进一步增加到使栅漏电压VGD减小到等于阈值电压VTN时,漏极电流Id会基本不变,出现夹断点。
n沟道场效应管测量好坏方法
测量DS之间的电阻:使用数字万用表将万用表调至二极管档,将场效应管的栅极悬空,红表笔接触漏极,黑表笔接触源极。如果管子是好的,正向测量时万用表应显示“OL”(溢出)或一个非常高的电阻值,反向测量时,万用表应显示一个硅二极管的正向压降,大约在0.5到0.7伏特之间。若显示接近0或很低的读数,表示管子可能内部短路。
测量GS之间的电阻:将万用表调至电阻档的最高量程,测量栅极与源极之间的电阻。好的N沟道场效应管应显示出很高的电阻值,通常为数兆欧姆或更高。若读数较低,接近0或有一定阻值,可能意味着管子损坏或性能降低。
栅极电容充电测试:使用二极管档,先将栅极悬空,测量DS之间的电阻确认正常。然后,用红表笔接栅极,黑表笔接源极,给栅极电容充电几秒钟。再次测量DS之间的电阻,如果管子是好的,此时DS间的电阻应该明显减小,因为栅极电压使得导电沟道开启。如果测量过程中读数没有变化,可能意味着管子的栅控特性失效。
使用专用仪器进行测量:可以使用场效应管测试仪对场效应管进行测量,该测试仪可以自动测量场效应管的各项参数,并根据测量结果判断场效应管的好坏。
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