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场效应管的特性、性能参数和选用注意事项

场效应管的特性、性能参数和选用注意事项-绝缘栅场效应管又称金属(M)氧化物(O)半导体(S)场效应管,简称MOS管。按其内部结构又可分为一般MOS管和VMOS管两种,每种又有N型沟道和P型沟道两种、增强型和耗尽型四类。

场效应管不只兼有一般晶体管电子管的长处,并且还具有两者所短少的长处。场效应管具有双向对称性,即场效应管的源极和漏极是能够交换的(无阻尼),一般的晶体管是不简单做到这一点的,电子管是底子不可能到达这一点。所谓双向对称性,对一般晶体管来说,便是发射极和集电极交换,对电子管来说,便是将阴极和阳极交换。

场效应管操控作业电流的原理与一般晶体管彻底不相同,要比一般晶体管简略得多,场效应管仅仅单纯地运用外加的输入信号以改动半导体的电阻,实际上是改动作业电流流转的通道巨细,而晶体管是运用加在发射结上的信号电压以改动流经发射结的结电流,还包含少量载流子渡越基区后进入集电区等极为杂乱的作用进程。场效应管的共同而简略的作用原理赋予了场效应管许多优秀的功能,它向运用者散发出诱人的光芒。

一、场效应管的特性

场效应管与一般晶体管比较具有输入阻抗高、噪声系数小、热安稳性好、动态规模大等长处。它是一种压控器材,有与电子管类似的传输特性,因而在高保真音响设备和集成电路中得到了广泛的运用,其特色有以下一些。

高输入阻抗简单驱动,输入阻抗随频率的改变比较小。输入结电容小(反应电容),输出端负载的改变对输入端影响小,驱动负载才能强,电源运用率高。

场效应管的噪声是十分低的,噪声系数能够做到1dB以下,现在大部分的场效应管的噪声系数为0.5dB左右,这是一般晶体管和电子管难以到达的。

场效应管具有更好的热安稳性和较大的动态规模。

场效应管的输出为输入的2次幂函数,失真度低于晶体管,比胆管略大一些。场效应管的失真多为偶次谐波失真,听感好,高中低频能量分配恰当,声响有密度感,低频潜得较深,音场较稳,通明感适中,层次感、解析力和定位感均有较好体现,具有杰出的声场空间描绘才能,对音乐细节有很好体现。

一般晶体管在作业时,由于输入端(发射结)加的是正向偏压,因而输入电阻是很低的,场效应管的输入端(栅极与源极之间)作业时能够施加负偏压即反向偏压,也能够加正向偏压,因而增加了电路规划的变通性和多样性。通常在加反向偏压时,它的输入电阻更高,高达100MΩ以上,场效应管的这一特性弥补了一般晶体管及电子管在某些方面运用的缺乏。

场效应管的防辐射才能比一般晶体管进步10倍左右。

转化速率快,高频特性好。

场效应管的电压与电流特性曲线与五极电子管输出特性曲线十分类似。

场效应管的种类较多,大体上可分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两类,且都有N型沟道(电流转道)和P型沟道两种,每种又有增强型和耗尽型共四类。

绝缘栅场效应管又称金属(M)氧化物(O)半导体(S)场效应管,简称MOS管。按其内部结构又可分为一般MOS管和VMOS管两种,每种又有N型沟道和P型沟道两种、增强型和耗尽型四类。

VMOS场效应管,其全称为V型槽MOS场效应管,是在一般MOS场效应管的基础上发展起来的新式高效功率开关器材。它不只承继了MOS场效应管输入阻抗高(大于100MΩ)、驱动电流小(0.1uA左右),还具有耐压高(最高1200V)、作业电流大(1.5~100A)、输出功率高(1~250W)、跨导线性好、开关速度快等优秀特性。现在已在高速开关、电压扩大(电压扩大倍数可达数千倍)、射频功放、开关电源逆变器等电路中得到了广泛运用。由于它兼有电子管和晶体管的长处,用它制造的高保真音频功放,音质温暖甜润而又不失力度,备受爱乐人士喜爱,因而在音响范畴有着宽广的运用远景。VMOS管和一般MOS管相同,也可分为N型沟道和P型沟道两种、增强型和耗尽型四类,分类特征与一般的MOS管相同。VMOS场效应管还有以下特色。

输入阻抗高。由于栅源之间是SiO2层,栅源之间的直流电阻基本上便是SiO2绝缘电阻,一般达100MΩ左右,沟通输入阻抗基本上便是输入电容的容抗。

驱动电流小。由于输入阻抗高,VMOS管是一种压控器材,一般有电压就能够驱动,所需的驱动电流极小。

跨导的线性较好。具有较大的线性扩大区域,与电子管的传输特性十分类似。较好的线性就意味着有较低的失真,特别是具有负的电流温度系数(即在栅极与源极之间电压不变的情况下,导通电流会随管温升高而减小),故不存在二次击穿所引起的管子损坏现象。因而,VMOS管的并联得到了广泛的运用。

结电容无变容效应。VMOS管的结电容不随结电压而改变,无一般晶体管结电容的变容效应,可避免由变容效应引起的失真。

频率特性好。VMOS场效应管的大都载流子运动归于漂移运动,且漂移间隔仅1~1.5um,不受晶体管那样的少量载流子基区过渡时刻约束,故功率增益随频率改变极小,频率特性好。

开关速度快。由于没有少量载流子的存储延迟时刻,VMOS场效应管的开关速度快,可在20ns内敞开或关断几十A 电流。

二、场效应管的主要参数及选用

为了正确安全运用场效应管,避免静电、误操作或贮存不妥而损坏场效应管,有必要对场效应管主要参数有所了解和把握。场效应管的参数多达几十种,现将主要参数及意义列于表1,作为参阅。

表1 场效应管主要参数及意义

场效应管的特性、功能参数和选用留意事项

场效应管的选用应留意以下几点。

场效应管的ID的参数按电路要求选取,能满意功耗要求并略有余量即可,不要以为越大越好,ID越大,CGS也越大,对电路的高频呼应及失真晦气,如ID为2A的管子,CGS约为80pF;ID为10A的管子,CGS约为1000pF。运用的牢靠性可通过合理的散热规划来保证。

选用VMOS管的源漏极耐压BVDSS不要过高,能到达要求即可。由于BVDSS大的管子饱满压降也大,会影响功率。结型场效应管则要尽可能高些,由于他们原本就不高,一般BVDSS为30~50V,BVGSS为20V。

VMOS管的BVGSS尽可能高些,由于VMOS管子栅极很娇气,很简单被击穿,贮存或操作要慎之又慎,避免带静电的物体触摸管脚。在贮存中要将引出脚短路,并用金属盒屏蔽包装,以避免外来感应电势将栅极击穿,特别要留意不能将管子放入塑料盒子或塑料袋中。为了避免栅极感应击穿,在装置调试中要求悉数仪器仪表、电烙铁、电路板以及人体等都有必要具有杰出的接地作用,在管子接入电路之前,管子的悉数引脚都有必要坚持短接状况,焊接结束后方可把短接资料撤除。

配对管要求用同厂同批号的,这样参数一致性好。尽量选用孪生配对管,使管子的夹断电压和跨导尽可能坚持一致,使配对差错别离小于3%和5%。

尽可能选用音响专用管,这样更能合适音频扩大电路的要求。

在装置场效应管时,方位要避免接近发热元件。为了避免管子振荡,要将管子紧固起来,管脚引线在曲折时,应当大于根部间隔5mm处进行曲折,以避免曲折时拆断管脚或引起漏气而损坏管子。管子要有杰出的散热条件,有必要装备满足的散热器,保证管子温度不超越额定值,保证长时间安稳牢靠作业。

责任编辑:gt

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