场效应管也是一种由PN结组成的半导体器件,它有P型和N型两种导电沟道,并且还有结型和绝缘栅(金属氧化物)型两种结构。结型是利用PN结在反向偏置下所产生的耗尽区,绝缘栅型则利用栅极电压产生的感应电荷来改变导电沟道的宽窄,从而控制多数载流子在沟道中的漂移运动所产生的漏极电流。所以它属于电压控制类型的器件。从工作性能的角度来看,场效应管又可分为耗尽型和增强型。
前者在Vgs=0时就有漏极电流,后者则必须加一定的栅极电压才能产生漏极电流。它的转移特性代表栅极的控制能力,能力的大小用跨导gm来表示;它的漏极特性和普通的双极型三极管的输出特性类似,但在低电压和低电流的区域,则表现为由VGS控制的可变电阻。
这里把场效应管与普通的晶体管工作特点进行简明比较:
一是场效应管的S,G,D电极其功能与晶体管的e,b,c相对应。
二是场效应管是电压控制器件,栅极基本上不取电流,而晶体管的基极总要取一定的电流。所以在只允许从信号源取极少量电流的情况下,应该用场效应管;而在信号电压较弱但又允许取一定量的电流的情况下,选用晶体管进行放大可以得到比场效应管较高的电压放大倍数。
三是场效应管是利用多数载流子导电(例如N型硅中的自由电子),而三极管则是利用多数载流子又利用少数载流子。少数载流子的数目容易受温度或核辐射等外界因素的影响,因此在环境条件变化比较剧烈的情况下,采用场效应管比较合适。
四是场效应管的噪声系数比晶体管要小,所以在低噪声放大器的前级,常选用场效应管。
五是场效应管的漏极和源极可以互换,耗尽型绝缘栅管的栅极电压可正可负,灵活性比晶体管强。
六是场效应管和晶体管都可以用于放大或作可控开关,但场效应管还可以作为压控电阻使用,而且制造工艺便于集成化,能在很小的电流、很低的电压条件下工作,因此在电子设备中得到广泛的应用。彩色显示器的“一次”电源、“二次”电源,S自动校正、行激励等电路中都较多地采用了金属氧化物功率场效应管,其中,“二次”电源电路中的开关管多采用N沟道场效应管,个别则采用了P沟道场效应管,检修中应注意认真区分开来。
下面仅就金属氧化物功率场效应管的万用表检测方法作以扼要介绍,以期对维修者有一些参考作用。
1.场效应管栅极G的判定
用万用表R X 100Ω档测量功率场效应管任意两脚之间的正、反向电阻值:其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆,这时两表笔所接的引脚是D极和S极,另一未接表笔的引脚则为G极。
2.场效应管漏极D、源极s及类型的判定
用万用表RX10 kΩ档测量D极与S极之间的正、反向电阻值:正向电阻值约为2 kΩ左右,反向电阻值在50 kΩ以上(差至∞)。在测反向电阻时,红表笔所接引脚不动,黑表笔脱离所接引脚后,与G极触碰一下,然后用黑表笔接原引脚,此时会出现两种可育旨:
(1)若万用表读数由原来较大阻值变为0 Ω,则此时红表笔所接引脚为S极,黑表笔所接引脚为D极,用黑表笔触发G极有效,使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为0 Ω,则该场效应管为N沟道型。
(2)若万用表读数仍为较大值,则黑表笔接回原引脚不变,改用红表笔去触碰G极,然后红表笔接回原引脚,此时万用表读数由原来阻值较大变为0 Ω,则此时黑表笔所接为S极,红表笔所接为D极。用红表笔触发G极有效,该场效应管为P沟道型。
3.功率场效应管的好坏判别
用万用表RX1kΩ档去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值:如果出现两次及两次以上电阻值较小(近于0 Ω)情况,则可判断该场效应管已损坏;如果仅出现一次电阻值较小(一般为数百欧姆),其余各次测量电阻值均为无穷大的情况,还需作进一步判断。
用万用表RX1kΩ档测量D极与S极之间的正、反向电阻值:对于N沟道管,红表笔接S极,黑表笔首先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0Ω,说明该管为好管;对于P沟道管,则黑表笔接S极,红表笔首先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值,若测得正、反向电阻值同样均为0Ω,则说明该管为好管。否则表明该管已损坏。
4.场效应管跨导大小的检测
对于N沟道管,用万用表RX10 kΩ档,红表笔接S极,黑表笔接D极,此时G极开路,万用表指针偏转较小;此时用手接触G极,则万用表指针会明显地偏转,偏转量越大,说明跨导愈高。
对于P沟道管,用万用表RX10 kΩ档,黑表笔接S极,红表笔接D极,此时G极开路,万用表指针偏转较小;此时用手接触G极,这时万用表指针同样会明显地偏转,偏转量越大,说明跨导愈高。
这里需要指出一点的是:有少数管子在G, S极之间接有保护二极管,此时以上介绍的检测方法不再适用。
5.场效应管检测实例
下面以显示器较常使用的2SK727场效应管为例进行说明(使用MF500型万用表),其外形及电路符号分别见图1(a) , (b)所示。
把万用表旋到R X 100Ω档测量管子任意两引脚之间的正、反向电阻值,当红表笔接②脚、黑表笔接③脚时,万用表读数为800Ω,其余多次万用表读数均为无穷大,则①脚为G极。
用RX10 kΩ档测量D极与S极之间电阻值:当红表笔接②脚、黑表笔接③脚时,万用表读数为3 kΩ左右;当万用表红表笔接③脚、黑表笔接②脚时,万用表读数为0Ω;这时红表笔接③脚不动,黑表笔首先触碰①脚后,然后黑表笔接回②脚,万用表读数为0Ω,此时红表笔所接③脚为S极,黑表笔所接为D极。用黑表笔触碰G极有效,说明2SK727属N沟道管。
最后,需要顺便提及一点的是:金属氧化物场效应管的栅极很容易感应电荷,从而将管子击穿损坏,因此,平时保存时应将三个电极捆在一起为好,即将三个电极引出线短接。