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高頻場效應管-大功率場效應管在領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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場效應管的應用越來越廣泛，它相比于傳統的晶體管有許多獨特的優點使其在高頻電路中的應用尤其之多，本文介紹了場效應管和它的工作原理，就其在高頻電路的應用中的突出性能進行了闡述并且以音響領域為例講解了場效應管在高頻電路中的具體應用。

一、場效應管在高頻電路中應用

1、低噪

高頻電路中噪音會被放大，而場效應管以其低噪性能頗受關注。關于場效應管的噪音機制的研究由來已久，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噪聲，閃爍噪聲。不同的場效應管其噪音性質也有所不同,綜合起來主要表現為共柵最好，共源次之，共漏最差，所以場效應管在高頻電路中應用優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）經常應用于高頻電路，場效應管在自動增益控制電路中的應用也很重要，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，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，達到自動增益控制的目的。由于原理簡單且性能優良，自動增益控制效果也比較穩定。

3、功率增益

場效應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，場效應管顯然能夠很好的滿足高頻電路的需要。

二、場效應管在高頻電路中的具體應用

現在越來越多的電子電路都在使用場效應管，以音響領域為例，場效應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，聲音有密度感，音場較穩，透明感適中，層次感、解析力和定位感均有較好表現，對音樂細節有很好表現。

1、場效應管的在音響領域選用應注意以下幾點。

場效應管的ID的參數按電路要求選取，能滿足功耗要求并略有余量即可，不要認為越大越好，ID越大，CGS也越大，對電路的高頻響應及失真不利，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計來保證。

選用VMOS管的源漏極耐壓BVDSS不要過高，能達到要求即可。因為BVDSS大的管子飽和壓降也大，會影響效率。結型場效應管則要盡可能高些，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管子柵極很容易被擊穿，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。為了防止柵極感應擊穿，在安裝調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，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，這樣參數一致性好。盡量選用孿生配對管，使管子的夾斷電壓和跨導盡可能保持一致，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。

在安裝場效應管時，位置要避免靠近發熱元件。為了防止管子振動，要將管子緊固起來，管腳引線在彎曲時，應當大于根部距離5mm處進行彎曲，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，確保長期穩定可靠工作。

結論

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

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。若發現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，因此根據PN結正、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，表針應有明顯偏轉，偏轉愈大，管子的跨導愈高。

注意事項：

VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數產品屬于N溝道管。對于P溝道管，測量時應交換表筆的位置。

有少數VMOS管在G-S之間并有保護二極管，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，專供交流電機調速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產的IRFT001型模塊，內部有N溝道、P溝道管各三只，構成三相橋式結構。

現在VNF系列（N溝道）產品，是超高頻功率場效應管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號低頻跨導gm=2000μS。適用于高速開關電路和廣播、通信設備中。

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，最大功率才能達到30W。

多管并聯后，由于極間電容和分布電容相應增加，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，并聯復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、場效應管的使用注意事項

為了安全使用場效應管，在線路的設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的極限值。

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

MOS場效應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，以防止外來感應電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應管放人塑料盒子內，保存時最好放在金屬盒內，同時也要注意管的防潮。

為了防止場效應管柵極感應擊穿，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，焊接完后才把短接材料去掉；從元器件架上取下管時，應以適當的方式確保人體接地如采用接地環等；當然，如果能采用先進的氣熱型電烙鐵，焊接場效應管是比較方便的，并且確保安全；在未關斷電源時，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管時必須注意。

在安裝場效應管時，注意安裝的位置要盡量避免靠近發熱元件；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，應當大于根部尺寸5毫米處進行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。對于功率型場效應管，要有良好的散熱條件。因為功率型場效應管在高負荷條件下運用，必須設計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩定可靠地工作。