结场效应管,结场效应管测量

结场效应管介绍

结场(chang)效应(ying)管，JFET是(shi)在(zai)同(tong)一块(kuai)N形半导体(ti)上(shang)制作两个(ge)高掺杂的P区，并将它们(men)连接在(zai)一起，所(suo)引出的电(dian)极(ji)称(cheng)为栅极(ji)g，N型半导体(ti)两端分(fen)别(bie)引出两个(ge)电(dian)极(ji)，分(fen)别(bie)称(cheng)为漏极(ji)d，源极(ji)s。结型场(chang)效应(ying)晶体(ti)管是(shi)一种(zhong)(zhong)具有放大功(gong)能的三端有源器件,是(shi)单极(ji)场(chang)效应(ying)管中最(zui)简单的一种(zhong)(zhong),它可(ke)以分(fen)N沟(gou)(gou)道或者P沟(gou)(gou)道两种(zhong)(zhong)。

结场效应管测量方法

以下是结场效应管测量方法(fa)以指针式万(wan)用(yong)表为例，若使(shi)用(yong)数字式万(wan)用(yong)表，注意红(hong)黑表笔与内电池的连接刚好相(xiang)反。

1、用(yong)万用(yong)表测量(liang)判断结型(xing)场(chang)效应管的管脚（电极）

测试电路示意(yi)图如图1所示，由管(guan)子结构可知（可参考《什么(me)是(shi)(shi)结型场效应(ying)管(guan)，它的原理(li)是(shi)(shi)什么(me)》一(yi)文），栅极(ji)G到漏极(ji)D与源(yuan)极(ji)S之(zhi)间为(wei)两个PN结。而漏、源(yuan)极(ji)之(zhi)间是(shi)(shi)对称结构，呈纯电阻(zu)性，即正反(fan)向电阻(zu)基(ji)本相(xiang)等，根据这一(yi)特(te)点用万用表(biao)便(bian)可很容易(yi)判断各(ge)电极(ji)（管(guan)脚）。

方(fang)法是：在不知管(guan)型的情况下，首先确定漏、源极，再确定栅极。

图1 用(yong)万用(yong)表测试结型声(sheng)效应管管脚（极性）

万用(yong)电(dian)表置R×1k档(dang)，然后反复测(ce)试(shi)管(guan)子(zi)的(de)(de)三个(ge)(ge)电(dian)极，只要(yao)其中两脚(jiao)的(de)(de)正、反向测(ce)试(shi)电(dian)阻值(zhi)相(xiang)等，约为(wei)(wei)几千欧姆时(shi)，这(zhei)两个(ge)(ge)极必定是(shi)(shi)漏、源极。当然为(wei)(wei)了(le)验证还得确定剩下那只脚(jiao)是(shi)(shi)栅极，该脚(jiao)对漏、源极中任一(yi)脚(jiao)的(de)(de)正、反向电(dian)阻应是(shi)(shi)不(bu)一(yi)样大的(de)(de)（PN结），若—样，说明(ming)该管(guan)是(shi)(shi)坏的(de)(de)。

当用(yong)黑(hei)表笔与(yu)栅极相接，再用(yong)红表笔分别去(qu)触(chu)碰另外两(liang)个(ge)极，若两(liang)次测出的(de)电(dian)阻均较小（几至十几干欧），说明(ming)测的(de)是(shi)PN结(jie)的(de)正向(xiang)电(dian)阻，被测管(guan)(guan)属(shu)于N沟道场效(xiao)应管(guan)(guan)。若两(liang)次铡出的(de)电(dian)阻均很大，说明(ming)测的(de)是(shi)PN结(jie)的(de)反向(xiang)电(dian)阻，被测管(guan)(guan)属(shu)于P沟道场效(xiao)应管(guan)(guan)。

源极与漏极可以互换使(shi)用，故无必要再区分(fen)了。

2、结型场效应管放大能力的测量

如图2所示，以测(ce)量(liang)N沟道场效应管(guan)为例，万(wan)用表(biao)(biao)(biao)量(liang)R×1k挡，黑表(biao)(biao)(biao)笔接(jie)漏(lou)(lou)极(ji)(ji)D，红表(biao)(biao)(biao)笔接(jie)源极(ji)(ji)S，给场效应管(guan)加上1.5V的(de)正(zheng)向(xiang)电(dian)(dian)源电(dian)(dian)压(ya)(ya)。此(ci)时表(biao)(biao)(biao)针(zhen)指(zhi)示出(chu)的(de)是漏(lou)(lou)源极(ji)(ji)间(jian)的(de)电(dian)(dian)阻值。然(ran)后用手(shou)指(zhi)捏住栅极(ji)(ji)G，将人体的(de)50Hz感应电(dian)(dian)压(ya)(ya)作(zuo)输(shu)入信号加到栅极(ji)(ji)上，控制PN结耗尽(jin)层和沟道的(de)宽(kuan)度(du)，由(you)(you)于管(guan)于的(de)放大(da)作(zuo)用，共VDS和ID均会(hui)发生变化，也即漏(lou)(lou)、源极(ji)(ji)间(jian)的(de)电(dian)(dian)阻发生变化，在表(biao)(biao)(biao)头上可观察(cha)到指(zhi)针(zhen)有(you)较大(da)幅度(du)的(de)摆动(dong)，由(you)(you)此(ci)说明(ming)该管(guan)的(de)放大(da)能力(li)较强，如果指(zhi)针(zhen)摆动(dong)的(de)幅度(du)较小，则表(biao)(biao)(biao)明(ming)管(guan)子(zi)的(de)放大(da)能力(li)弱，如果根本不(bu)摆动(dong)．表(biao)(biao)(biao)明(ming)管(guan)子(zi)已无放大(da)能力(li)，不(bu)能使用。

图2 结型场效应管放(fang)大能力的测(ce)量(liang)

在测(ce)试(shi)中(zhong)请(qing)注意，因人(ren)体感(gan)应的(de)(de)50Hz交(jiao)流(liu)电压较大(da)（几(ji)十(shi)伏(fu)），并且不(bu)同的(de)(de)场(chang)效应管(guan)(guan)在使用欧姆档(dang)测(ce)量时的(de)(de)工作点可能(neng)(neng)(neng)不(bu)一样(yang)（工作于饱(bao)和区(qu)或非饱(bao)和区(qu)），所以用手捏栅极测(ce)量时，指针(zhen)可能(neng)(neng)(neng)向(xiang)右偏转(zhuan)偏转(zhuan)（RDS减小），也可能(neng)(neng)(neng)向(xiang)左(zuo)偏转(zhuan)（RDS增(zeng)大(da)），均属于正常现象。经验表明，多(duo)数管(guan)(guan)于的(de)(de)RDS是增(zeng)大(da)的(de)(de)，即指针(zhen)—般向(xiang)左(zuo)偏转(zhuan)，少数管(guan)(guan)子的(de)(de)RDS减小，指针(zhen)向(xiang)右偏转(zhuan)，另外(wai)，指针(zhen)偏转(zhuan)后还可能(neng)(neng)(neng)有(you)(you)微微摆动(dong)(dong)．这(zhei)与手捏栅极的(de)(de)松紧程度和感(gan)应电压大(da)小变化有(you)(you)关，也属于正常现象。总之(zhi)，无论指针(zhen)摆动(dong)(dong)方向(xiang)如何，只要有(you)(you)较大(da)的(de)(de)摆动(dong)(dong)，就证(zheng)明管(guan)(guan)于具有(you)(you)放(fang)大(da)能(neng)(neng)(neng)力，且摆动(dong)(dong)幅(fu)度越(yue)大(da)。放(fang)大(da)能(neng)(neng)(neng)力越(yue)强。

测试(shi)时(shi)(shi)还应注意：由于(yu)(yu)每测试(shi)一(yi)次，其栅(zha)、源PN结上(shang)都会充(chong)上(shang)少量电荷，建立(li)起(qi)电压VDS，此(ci)时(shi)(shi)如果再行(xing)测试(shi)时(shi)(shi)表(biao)针有(you)可能不摆(bai)动，对(dui)此(ci)应将G－S极间短路(lu)一(yi)下(xia)，一(yi)则便(bian)于(yu)(yu)再次测试(shi)；二则有(you)利于(yu)(yu)管(guan)子的安全存放。

测(ce)试(shi)(shi)结型好效应(ying)管(guan)的(de)放大(da)能(neng)力，还可以参(can)(can)照测(ce)试(shi)(shi)晶体(ti)(ti)三极管(guan)放大(da)能(neng)力的(de)有关方法进行（参(can)(can)考《用(yong)(yong)万用(yong)(yong)表测(ce)试(shi)(shi)晶体(ti)(ti)三极管(guan)的(de)电流放大(da)系数(shu)β》，在此(ci)不再(zai)叙述。

3、测试结型(xing)场效应管的好坏

万用(yong)表(biao)置(zhi)于R×1k档，先测(ce)试(shi)PN结的(de)正(zheng)反向电阻，对于N沟(gou)道管(guan)来说，用(yong)黑(hei)表(biao)笔(bi)接(jie)栅极(ji)；用(yong)红表(biao)笔(bi)分别去接(jie)漏(lou)极(ji)和源极(ji)，如(ru)果测(ce)试(shi)出的(de)两个正(zheng)向电阻值都(dou)较(jiao)小(xiao)(xiao)（约(yue)为几千欧(ou)），再交换(huan)表(biao)笔(bi)测(ce)出的(de)两个反向电阻值都(dou)很大，就说明PN结是好的(de)，可以使用(yong)；如(ru)果发现正(zheng)反向电阻很小(xiao)(xiao)（接(jie)近(jin)(jin)于零）、很大或大小(xiao)(xiao)接(jie)近(jin)(jin)时，说明管(guan)子已坏，不能(neng)再用(yong)。

测量P沟道(dao)时交换表笔披上(shang)述方法判(pan)别即可。然后测试管于的漏(lou)、源(yuan)极间电(dian)(dian)阻(zu)(zu)RDS，万用表档位不(bu)变，如果(guo)测得漏(lou)、源(yuan)极间电(dian)(dian)阻(zu)(zu)都一(yi)样大，约为(wei)几千欧，说明(ming)导(dao)电(dian)(dian)沟道(dao)是(shi)良(liang)好的；如果(guo)测得电(dian)(dian)阻(zu)(zu)RDS很大，说明(ming)导(dao)电(dian)(dian)沟道(dao)内部(bu)开路，如果(guo)RDS很小接近(jin)于零，说明(ming)内部(bu)击穿短(duan)路，均(jun)不(bu)能(neng)用。

4．测(ce)量(liang)结型场效应管(guan)的主要参数

结(jie)型(xing)场(chang)效应管的(de)伏(fu)安特性曲线如图3所示，图中虚(xu)线左侧(ce)为不(bu)(bu)饱和(he)(he)区，右侧(ce)为饱和(he)(he)区。结(jie)型(xing)场(chang)效应管在(zai)(zai)作(zuo)为放(fang)大(da)(da)器作(zuo)用时(shi)，通(tong)常都工作(zuo)于(yu)饱和(he)(he)区。在(zai)(zai)饱和(he)(he)区范围内(nei)，当电(dian)压(ya)(ya)VDS变(bian)化(hua)时(shi)，电(dian)流(liu)Io的(de)变(bian)化(hua)不(bu)(bu)明显，即(ji)是说漏(lou)极电(dian)流(liu)ID基本上与(yu)漏(lou)极电(dian)压(ya)(ya)VDS无关，ID只随栅(zha)极电(dian)压(ya)(ya)VGS的(de)变(bian)化(hua)而变(bian)化(hua)。在(zai)(zai)零偏(pian)压(ya)(ya)时(shi)，跨导(dao)gm（类似于(yu)放(fang)大(da)(da)倍数）有(you)最(zui)大(da)(da)值gmo，我(wo)们称名。为零偏(pian)压(ya)(ya)跨导(dao)，它(ta)与(yu)通(tong)导(dao)电(dian)阻Ron成反比(bi)关系，即(ji)：gmo=1/Ron通导(dao)电阻(zu)是指(zhi)在(zai)VGS=0，VDS又较小时的沟道电阻(zu)。

（1）测(ce)(ce)量通(tong)(tong)导(dao)电阻(zu)Ron和零(ling)偏压(ya)跨(kua)导(dao)gmo　　测(ce)(ce)量通(tong)(tong)导(dao)电阻(zu)Ron的(de)电路如图4所示，将栅(zha)极G与源极S短路，使(shi)VGS＝0，管子处于(yu)零(ling)偏压(ya)状(zhuang)态。万用表(biao)置(zhi)R×100档，黑表(biao)笔(bi)接漏极D，红表(biao)笔(bi)接源极S（对于(yu)P沟道(dao)管表(biao)笔(bi)反(fan)按(an)），这时测(ce)(ce)出的(de)电阻(zu)值即(ji)为通(tong)(tong)导(dao)电阻(zu)Ron，Ron约为几百欧到几千欧。然后将测(ce)(ce)出的(de)Ron值代(dai)入(ru)公(gong)式gmo＝1/Ron即(ji)可求出零(ling)偏压(ya)跨(kua)导(dao)。例如，测(ce)(ce)试(shi)—只N沟道(dao)结型(xing)场效应管3DJ2，万用表(biao)仍(reng)置(zhi)于(yu)×100挡测(ce)(ce)得Ron＝600Ω，代(dai)入(ru)上式：

图4　测量结型(xing)场效(xiao)应管导(dao)通电阻

（2）测量夹断电(dian)压VP

所谓夹断电压，即是指当(dang)漏(lou)极(ji)电流ID→0（如ID＝luA）时，加在(zai)栅源极(ji)间的电压VGS，此时VGS＝VP（图(tu)3特性曲线中VP=-2.5V）。

夹(jia)断电(dian)(dian)压的(de)(de)(de)(de)测试电(dian)(dian)路如图5所示，用(yong)(yong)(yong)双表(biao)(biao)法（表(biao)(biao)型不相同也可以）测量，两表(biao)(biao)均置于R×10k档，万用(yong)(yong)(yong)表(biao)(biao)1的(de)(de)(de)(de)黑表(biao)(biao)笔(bi)接管于（N沟道(dao)）的(de)(de)(de)(de)源(yuan)极(ji)(ji)S，红表(biao)(biao)笔(bi)经过(guo)电(dian)(dian)位(wei)器(qi)W滑动触头接管子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)栅极(ji)(ji)G，这(zhei)样(yang)(yang)利用(yong)(yong)(yong)万用(yong)(yong)(yong)表(biao)(biao)内(nei)电(dian)(dian)池（9V）给栅一源(yuan)极(ji)(ji)加(jia)上(shang)反偏电(dian)(dian)压VGS。表(biao)(biao)2的(de)(de)(de)(de)黑表(biao)(biao)笔(bi)接管子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)漏极(ji)(ji)D，红表(biao)(biao)笔(bi)接管子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)源(yuan)极(ji)(ji)S，这(zhei)样(yang)(yang)利用(yong)(yong)(yong)万用(yong)(yong)(yong)表(biao)(biao)内(nei)电(dian)(dian)池（9V）给管子(zi)(zi)加(jia)上(shang)正向工作电(dian)(dian)压。

电(dian)位(wei)(wei)器W起着分(fen)压作用，通过(guo)调整其滑动触(chu)头使(shi)可改变电(dian)压VGS，以实现对漏(lou)极电(dian)流ID的(de)控(kong)制。这(zhei)里电(dian)位(wei)(wei)器取100kΩ，正好(hao)等(deng)于500型万用表(biao)R×10k档的(de)欧姆(mu)中心值，因此电(dian)位(wei)(wei)器两端的(de)电(dian)压Vw＝E1/2=4.5V。测(ce)量(liang)方法是(shi)；调整电(dian)位(wei)(wei)器W，同时(shi)(shi)观察表(biao)2指(zhi)针的(de)偏转(zhuan)情况，当指(zhi)针向左偏转(zhuan)到1格(ge)（约18uA）左右时(shi)(shi)停止(zhi)调整W，这(zhei)时(shi)(shi)取下电(dian)位(wei)(wei)器，分(fen)别测(ce)出(chu)R1、R2的(de)大小，然后根(gen)据下面公式就可以计算出(chu)夹断电(dian)压VP（＝VGS）的(de)值：

实际测(ce)(ce)试中(zhong)只(zhi)(zhi)需(xu)测(ce)(ce)出(chu)R2的值并(bing)代入上式(shi)就可以求出(chu)夹断电压(ya)(ya)(ya)了(le)。对于(yu)测(ce)(ce)试P沟(gou)道管应将两只(zhi)(zhi)万用(yong)表(biao)的表(biao)笔交换。另外，如果手头只(zhi)(zhi)有(you)一(yi)只(zhi)(zhi)万用(yong)表(biao)时，可以用(yong)内阻很低的直(zhi)流电源代替第(di)一(yi)只(zhi)(zhi)万用(yong)表(biao)进行(xing)测(ce)(ce)量(liang)，此时电位器(qi)尽(jin)量(liang)取得大(da)—点，使其两端(duan)的电压(ya)(ya)(ya)降近(jin)似等(deng)于(yu)外加(jia)直(zhi)流电源电压(ya)(ya)(ya)。

结场效应管构造与符号

结型场效应管的构造(zao)表示(shi)图及其表示(shi)符(fu)号如图2-31所示(shi)。

在图2-31(a)中，s表(biao)示Source，源极(ji)；D表(biao)示Drain，漏极(ji)；G表(biao)示Gate，栅极(ji)。在漏极(ji)和源极(ji)之间加(jia)上一(yi)个正向(xiang)电(dian)(dian)压后，N型嗲电(dian)(dian)子(zi)半导体中的多数载流子(zi)（电(dian)(dian)子(zi)）便能够(gou)导电(dian)(dian)了。这种导电(dian)(dian)沟(gou)道是(shi)N型的场效应(ying)管，称为N沟(gou)道结(jie)型场效应(ying)管。

图2-31 (b)中(zhong)的场效应管在(zai)P型硅棒的两侧制成(cheng)了(le)高(gao)掺杂的N型区(N+)，其导电沟道(dao)为P型，多(duo)数(shu)载流子为空穴。

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