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VMOS场效应管介绍
发布者: 发布时间:2018-10-29 阅读:64

VMOS场效应管

  VMOS场效应管(VMOSFET)简称VMOS管或功率场效应管,其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高(≥108W)、驱动电流小(左右0.1μA左右),还具有耐压高(最高可耐压1200V)、工作电流大(1.5A~100A)、输出功率高(1~250W)、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身,因此在电压放大器(电压放大倍数可达数千倍)、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。
  众所周知,传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上,其工作电流基本上是沿水平方向流动。VMOS管则不同,从左下图上可以看出其两大结构特点:第一,金属栅极采用V型槽结构;第二,具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流动,而是自重掺杂N+ 区(源极S)出发,经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区,最后垂直向下到达漏极D。电流方向如图中箭头所示,因为流通截面积增大,所以能通过大电流。由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层,因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管。
  VMOS场效应管的检测方法
(1).判定栅极G
  将万用表拨至R×1k档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其它两脚的电阻均呈无穷大,并且交换表笔后仍为无穷大,则证明此脚为G极,因为它和另外两个管脚是绝缘的。
(2).判定源极S、漏极D
        在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极。用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极。
(3).测量漏-源通态电阻RDS(on)
    将G-S极短路,选择万用表的R×1档,黑表笔接S极,红表笔接D极,阻值应为几欧至十几欧。
由于测试条件不同,测出的RDS(on)值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。
(4).检查跨导
   将万用表置于R×1k(或R×100)档,红表笔接S极,黑表笔接D极,手持螺丝刀去碰触栅极,表针应有明显偏转,偏转愈大,管子的跨导愈高。
注意事项:
(1)VMOS管亦分N沟道管与P沟道管,但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管,测量时应交换表笔的位置。
(2)有少数VMOS管在G-S之间并有保护二极管,本检测方法中的1、2项不再适用。
(3)目前市场上还有一种VMOS管功率模块,专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块,内部有N沟道、P沟道管各三只,构成三相桥式结构。
(4)现在市售VNF系列(N沟道)产品,是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管,其最高工作频率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。
(5)使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例,该管子加装140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到30W
七、场效应管与晶体管的比较
(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。
(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用
为了防止场效应管栅极感应击穿,要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地;管脚在焊接时,先焊源极;在连入电路之前,管的全部引线端保持互相短接状态,焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时,应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等;当然,如果能采用先进的气热型电烙铁,焊接场效应管是比较方便的,并且确保安全;在未关断电源时,绝对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用场效应管时必须注意。


场效应管 FET

普通晶体管为电流控制器件,有NPN、PNP两种结构,导电特性是相反的,NPN管为电子导电,PNP管为空穴导电。因此,称有这两种导电极性的晶体管为双极(Bipolar)型晶体管。场效应管的导电沟道虽也有N沟道P沟通道之分,但均为电子导电,故常称为单极(Unipolar)型晶体管。

场效应管为电压控制器件,输入端电压在栅极产生静电场控制输出电流因而得名。场效应管的英文名称是Field Effect Transistor,常以字头FET表示。FET的结构为一个PN结组成的导电沟道和栅极控制部分,尽管内部结构的区别种类很多,特性也不相同,但是都是通过输入电压建立的电场而控制输出电流的,因而具有相同的高输入阻抗、电压控制特性和导电沟道负温度系数特性。由于无需驱动电流、无二击穿现象以及沟道导电的自动均流等特性,所以在电子、电工中大功率高频率应用中日益广泛。

所有不同种类的场效应管均系沟道导电,导电沟道内无多数载流子存储效应,因而频率特性较好。

目前开发的绝缘栅场效应管中普遍采用金属氧化物绝缘,称之金属氧化物绝缘栅场效应管,即Metal Oxide Semi-Conductor,简称MOS FET。MOS FET虽也有耗尽型、增强型之分,但目前应用最广泛的MOS FET均为增强型,在音响功放中采用大功率MOS FET是目前功放的发展趋势。

历年来,在电流控制双极型晶体管的应用中,逐级电流放大,驱动功率也逐级增大,使电路结构变得复杂。以音响放大器为例,当输出级采用双级型晶体管时,输出级功率输出是建立在低负载阻抗上之大电流,以致输入阻抗降低,驱动电流增大。为了达到完全的驱动,必须在输出级之前加入多级达林顿连接的驱动电路,逐级提高驱动电流,同时提高输入阻抗,以使电压放大器满足驱动要求。

多级放大器不仅使电路复杂化,且相位移、失真也增大。如果输出级采用MOS FET,无论输出管漏极电流有多大,输入阻抗恒为高阻抗,只要有特定的驱动电流即可使漏极电流产生足够的变量,在此过程中输入电路并无驱动电流。这就使得MOS FET输出级的驱动放大器变得十分简单。
  场效应管可使放大器的放音音质柔和、清晰、细致,具有胆机音质特征;而且漏极电流大的时候具有负的温度系数,不会发生热击穿

 
 

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