场效应管D与S极能否随意互换？.doc

场效应管D与S极能否随意互换?场效应管D极与S极能否互换使用?作者之所以出现失误，是因为对场效应管的有关知识不太清楚，作为维修人员，即使电路图中没标明D、S、G极，也应知道对应电极，其实不少维修人员对场效应管的知识模糊,因此有必要在此介绍一下。 场效应管可分为结型场效应管(简称JFET)和绝缘栅场效应管(简称MOS管或MOSFE腑种。每种又可分为N沟道和P沟道两类，N沟道和P沟道场效应管工作原理相同，只是工作电压极性相反这就像三极管有NPN型和PNP型之一样。增强型和耗尽型之分，有关图符号如图l。结型场效应管的源极S和漏极在制工艺上是对称的，可以互换使用。如者把3DJ6应用于功效前置级，D、S极换后，电路工作状态并无变化。MOS管的衬底B与源极如果不连在一起，则D、S极可以互换，但有的MOS管由于结构上的原因(即衬底B与源极S连在一起)，其D、S极不能互换。作开关管用的场效应管，一般都是功率型NMOS管，就属于这种特例。对于增强型NMOS管，从其转移特性看，其Ugs要大于开启电压(一般为几伏)，管子才导通。而耗尽型NMOS管尽管Ugs可以为正、零或负值，但其Ugs=UP时(UP称夹断电压，为负的几伏)，：Id=0，管子截止，所以对于NMOS管，实际使用时，G极对地电位较低，若S极接供电(高电位)，则Ugs远小于0，超出管子的使用条件，必使管子击穿损坏。但是有的绝缘栅场效应管在制造产品时已把源极和衬底连接在一起了，所以这种管子的源极和漏极就不能互换。有的管子则将衬底单独引出一个管脚，形成四个管脚。一般情况P衬底接低电位，N衬底接高电位。从输出特性看，对于功率型NMOS管，工作时UdsO，其漏极击穿电压V(BR)ds很高，反之Usd很低，若S接高电位，D接低电位，则MOS管将被击穿。综上所述，MOS管的D、S极不可随便对掉使用，功率型MOS管其D、S极绝不能互换。对于功率型MOS管，D、S极间多接有保护二极管D，有的G、S间极也接有保护二极管，见图2。用指针万用表R100挡测试MOS管任意两脚间的正反向电阻值，有5次为，一次较小，为几百欧，否则管子一定损坏。阻值较小的这一次，对于NMOS管红表笔接D极、黑笔接S极；对于PMOS管，红笔接S极、黑笔接D极，余下的是G极。由此可见D、S极间接的非普通二极管，笔者试过对于图1结构的管子(如2SK727、2SK2828)即使用500型万用表的R10k挡测，红笔接S极、黑笔接D极，阻值仍为。作为维修人员，应不断学习新技术，这样在维修中的失误与经济损失才会大大减少，才能跟上电子技术日新月异的发展。BJT的开关工作原理： 形象记忆法 ：对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。 如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是三极管中的截止区。 如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 如果有水流存在一个水库中，水位太高（相应与Uce太大），导致不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。PN结的击穿又有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率，直至PN结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可逆的，当加在PN结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压低于56V的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于56V的稳压管，雪崩击穿为主。电压在56V之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数最好，这就是为什么许多电路使用56V稳压管的原因。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。比如用单片机外界三极管驱动数码管时，确实会对单片机管脚输出电流进行一定程度的放大，从而使电流足够大到可以驱动数码管。但此时三极管并不工作在其特性曲线的放大区，而是工作在开关状态（饱和区）。当单片机管脚没有输出时，三极管工作在截止区，输出电流约等于0。 在制造三极管时，要把发射区的N型半导体电子浓度做的很大，基区P型半导体做的很薄，当基极的电压大于发射极电压（硅管要大0.7V，锗管要大0.3V）而小于集电极电压时，这时发射区的电子进入基区，进行复合，形成Ie；但由于发射区的电子浓度很大，基区又很薄，电子就会穿过反向偏置的集电结到集电区的N型半导体里，形成Ic；基区的空穴被复合后，基极的电压又会进行补给，形成Ib。理论记忆法：当BJT的发射结和集电结均为反向偏置（VBE0，VBC0），只有很小的反向漏电流IEBO和ICBO分别流过两个结，故iB 0，iC 0，VCE VCC，对应于下图中的点。这时集电极回路中的c、e极之间近似于开路，相当于开关断开一样。BJT的这种工作状态称为截止。当发射结和集电结均为正向偏置（VBE0，VBC0）时，调节RB，使IB=VCC / RC，则BJT工作在上图中的C点，集电极电流iC已接近于最大值VCC / RC，由于iC受到RC的限制，它已不可能像放大区那样随着iB的增加而成比例地增加了，此时集电极电流达到饱和，对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBS（ ），而集电极电流称为集电极饱和电流ICS（VCC / RC）。此后，如果再增加基极电流，则饱和程度加深，但集电极电流基本上保持在ICS不再增加，集电极电压VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为BJT的饱和压降，它也基本上不随iB增加而改变。由于VCES很小，集电极回路中的c、e极之间近似于短路，相当于开关闭合一样。BJT的这种工作状态称为饱和。由于BJT饱和后管压降均为0.3V，而发射结偏压为0.7V，因此饱和后集电结为正向偏置，即BJT饱和时集电结和发射结均处于正向偏置，这是判断BJT工作在饱和状态的重要依据。下图示出了型BJT饱和时各电极电压的典型数据。由此可见BJT相当于一个由基极电流所控制的无触点开关。三极管处于放大状态还是开关状态要看给三极管基极加的电流Ib（偏流），随这个电流变化，三极管工作状态由截止-线性区-饱和状态变化而变。BJT截止时相当于开关“断开”，而饱和时相当于开关“闭合”。型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。结型场效应管（N沟道JFET）工作原理：可将N沟道JFET看作带“人工智能开关”的水龙头。这就有三部分：进水、人工智能开关、出水，可以分别看成是JFET的 d极 、g 极、s极。 “人工”体现了开关的“控制”作用即vGS。JFET工作时，在栅极与源极之间需加一负电压（vGS0），使N沟道中的多数载流子（电子）在电场作用下由源极向漏极运动，形成电流iD。iD的大小受“人工开关”vGS的控制，vGS由零往负向增大时，PN结的耗尽层将加宽，导电沟道变窄，vGS绝对值越大则人工开关越接近于关上，流出的水（iD）肯定越来越小了，当你把开关关到一定程度的时候水就不流了。 “智能”体现了开关的“影响”作用，当水龙头两端压力差（vDS）越大时，则人工开关自动智能“生长”。vDS值越大则人工开关生长越快，流水沟道越接近于关上，流出的水（iD）肯定越小了，当人工开关生长到一定程度的时候水也就不流了。理论上，随着vDS逐渐增加，一方面沟道电场强度加大，有利于漏极电流iD增加；另一方面，有了vDS，就在由源极经沟道到漏极组成的N型半导体区域中，产生了一个沿沟道的电位梯度。由于N沟道的电位从源端到漏端是逐渐升高的，所以在从源端到漏端的不同位置上，漏极与沟道之间的电位差是不相等的，离源极越远，电位差越大，加到该处PN结的反向电压也越大，耗尽层也越向N型半导体中心扩展，使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极要窄，导电沟道呈楔形。所以形象地比喻为当水龙头两端压力差（vDS）越大，则人工开关自动智能“生长”。 当开关第一次相碰时，就是预夹断状态，预夹断之后id趋于饱和。 当vGS0时，将使PN结处于正向偏置而产生较大的栅流，破坏了它对漏极电流iD的控制作用，即将人工开关拔出来，在开关处又加了一根进水水管，对水龙头就没有控制作用了。绝缘栅场效应管(N沟道增强型MOSFET)工作原理：可将N沟道MOSFET看作带“人工智能开关”的水龙头。相对应情况同JFET。与JFET不同的的是，MOSFET刚开始人工开关是关着的，水流流不出来。当在栅源之间加vGS0， N型感生沟道（反型层）产生后，人工开关逐渐打开，水流（iD）也就越来越大。iD的大小受“人工开关”vGS的控制，vGS由零往正向增大时，则栅极和P型硅片相当于以二氧化硅为介质的平板电容器，在正的栅源电压作用下，介质中便产生了一个垂直于半导体表面的由栅极指向P型衬底的电场，这个电场排斥空穴而吸引电子，P型衬底中的少子电子被吸引到衬底表面，这些电子在栅极附近的P型硅表面便形成了一个N型薄层，即导通源极和漏极间的N型导电沟道。栅源电压vGS越大则半导体表面的电场就越强，吸引到P型硅