绝缘栅型场效应管测量方法.doc

绝缘栅型场效应管(MOSFET)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。目前市场上销售的MOS管的种类、封装很多，如图2所示。 其中的大多数MOS管，尤其是功率型MOS管，内部集成有完善的保护环节，使用起来与双极型三极管一样方便。不过，保护单元的存在却又使得MOS管内部结构变得更加复杂，测试方法也与传统双极型三极管大相径庭。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：1MOS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R1k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R10k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：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。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：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。切换到R1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。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R10k电阻挡，此时表内电压较高。对于垂直沟道的VMOS管(如2SJ353)，用R1k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1312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R1k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：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；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R1k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R10k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