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高頻場效應(yīng)管-大功率場效應(yīng)管在領(lǐng)域中選用要注意幾個事項-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-03-01　

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場效應(yīng)管的應(yīng)用越來越廣泛，它相比于傳統(tǒng)的晶體管有許多獨特的優(yōu)點使其在高頻電路中的應(yīng)用尤其之多，本文介紹了場效應(yīng)管和它的工作原理，就其在高頻電路的應(yīng)用中的突出性能進(jìn)行了闡述并且以音響領(lǐng)域為例講解了場效應(yīng)管在高頻電路中的具體應(yīng)用。

一、場效應(yīng)管在高頻電路中應(yīng)用

1、低噪

高頻電路中噪音會被放大，而場效應(yīng)管以其低噪性能頗受關(guān)注。關(guān)于場效應(yīng)管的噪音機(jī)制的研究由來已久，主要有以下幾個方面的來源：溝道電阻產(chǎn)生的熱噪聲，溝道熱噪聲通過溝道和柵極電容的耦合作用在柵極上的感應(yīng)噪聲，閃爍噪聲。不同的場效應(yīng)管其噪音性質(zhì)也有所不同,綜合起來主要表現(xiàn)為共柵最好，共源次之，共漏最差，所以場效應(yīng)管在高頻電路中應(yīng)用優(yōu)先使用共柵作為低噪輸入級效果更好。

2、自動增益控制特性

自動增益控制（ACG）經(jīng)常應(yīng)用于高頻電路，場效應(yīng)管在自動增益控制電路中的應(yīng)用也很重要，AGC有兩種控制方式：一種是利用增加AGC電壓的方式來減小增益的方式叫正向AGC，反之叫反向AGC正向AGC控制能力強(qiáng)，所需控制功率大，被控放大級工作點變動范圍大，放大器兩端阻抗變化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范圍也小。利用場效應(yīng)管的特性，改變其柵極的電壓，從而改變其漏極和源極之間的電阻，可以改變放大器的增益，達(dá)到自動增益控制的目的。由于原理簡單且性能優(yōu)良，自動增益控制效果也比較穩(wěn)定。

3、功率增益

場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，其特性更象電子管，它具有很高的輸入阻抗，較大的功率增益。在高頻電路高頻晶體管有兩大類型：一類是作小信號放大的高頻小功率管，對它們的主要要求是高增益和低噪聲；另一類為高頻功率管，其在高頻工作時允許有較大管耗，且輸出功率較大，場效應(yīng)管顯然能夠很好的滿足高頻電路的需要。

二、場效應(yīng)管在高頻電路中的具體應(yīng)用

現(xiàn)在越來越多的電子電路都在使用場效應(yīng)管，以音響領(lǐng)域為例，場效應(yīng)管的失真度低于晶體管且多為偶次諧波失真，聽感好，高中低頻能量分配適當(dāng)，聲音有密度感，音場較穩(wěn)，透明感適中，層次感、解析力和定位感均有較好表現(xiàn)，對音樂細(xì)節(jié)有很好表現(xiàn)。

1、場效應(yīng)管的在音響領(lǐng)域選用應(yīng)注意以下幾點。

場效應(yīng)管的ID的參數(shù)按電路要求選取，能滿足功耗要求并略有余量即可，不要認(rèn)為越大越好，ID越大，CGS也越大，對電路的高頻響應(yīng)及失真不利，如ID為2A的管子，CGS約為80pF；ID為10A的管子，CGS約為1000pF。使用的可靠性可通過合理的散熱設(shè)計來保證。

選用VMOS管的源漏極耐壓BVDSS不要過高，能達(dá)到要求即可。因為BVDSS大的管子飽和壓降也大，會影響效率。結(jié)型場效應(yīng)管則要盡可能高些，因為他們本來就不高，一般BVDSS為30～50V，BVGSS為20V。

VMOS管的BVGSS盡可能高些，因為VMOS管子?xùn)艠O很容易被擊穿，儲存或操作要慎之又慎，防止帶靜電的物體接觸管腳。在儲存中要將引出腳短路，并用金屬盒屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿，尤其要注意不能將管子放入塑料盒子或塑料袋中。為了防止柵極感應(yīng)擊穿，在安裝調(diào)試中要求一切儀器儀表、電烙鐵、電路板以及人體等都必須具有良好的接地效果，在管子接入電路之前，管子的全部引腳都必須保持短接狀態(tài)，焊接完畢后方可把短接材料拆除。

配對管要求用同廠同批號的，這樣參數(shù)一致性好。盡量選用孿生配對管，使管子的夾斷電壓和跨導(dǎo)盡可能保持一致，使配對誤差分別小于3%和5%。

盡可能選用音響專用管，這樣更能適合音頻放大電路的要求。

在安裝場效應(yīng)管時，位置要避免靠近發(fā)熱元件。為了防止管子振動，要將管子緊固起來，管腳引線在彎曲時，應(yīng)當(dāng)大于根部距離5mm處進(jìn)行彎曲，以防止彎曲時拆斷管腳或引起漏氣而損壞管子。管子要有良好的散熱條件，必須配置足夠的散熱器，保證管子溫度不超過額定值，確保長期穩(wěn)定可靠工作。

結(jié)論

通過對場效應(yīng)管在高頻電路中應(yīng)用的分析，本文著重介紹了場效應(yīng)管的突出性能及其在生活中的高頻電路的具體應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)場效應(yīng)管的潛力巨大，可應(yīng)用面廣。

三、下面介紹檢測VMOS管的方法

1、判定柵極G將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大，則證明此腳為G極，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。

2、判定源極S、漏極D由圖1可見，在源-漏之間有一個PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時黑表筆的是S極，紅表筆接D極。

3、測量漏-源通態(tài)電阻RDS（on）將G-S極短路，選擇萬用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。由于測試條件不同，測出的RDS（on）值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。

4、檢查跨導(dǎo)將萬用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。

注意事項：

VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對于P溝道管，測量時應(yīng)交換表筆的位置。

有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)二極管，本檢測方法中的1、2項不再適用。

目前市場上還有一種VMOS管功率模塊，專供交流電機(jī)調(diào)速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是超高頻功率場效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號低頻跨導(dǎo)gm=2000μS。適用于高速開關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。

使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達(dá)到30W。

多管并聯(lián)后，由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加，使放大器的高頻特性變壞，通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此，并聯(lián)復(fù)合管管子一般不超過4個，而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。

四、場效應(yīng)管的使用注意事項

為了安全使用場效應(yīng)管，在線路的設(shè)計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。

各類型場效應(yīng)管在使用時，都要嚴(yán)格按要求的偏置接人電路中，要遵守場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(yīng)管柵源漏之間是PN結(jié)，N溝道管柵極不能加正偏壓；P溝道管柵極不能加負(fù)偏壓，等等。

MOS場效應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運輸、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)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保存時最好放在金屬盒內(nèi)，同時也要注意管的防潮。

為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地；管腳在焊接時，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，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，焊接場效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全；在未關(guān)斷電源時，絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應(yīng)管時必須注意。

在安裝場效應(yīng)管時，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，有必要將管殼體緊固起來；管腳引線在彎曲時，應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸5毫米處進(jìn)行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。對于功率型場效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因為功率型場效應(yīng)管在高負(fù)荷條件下運用，必須設(shè)計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩(wěn)定可靠地工作。