柵極特點

具有輸入電阻高(108~109Ω)、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者.

場效應管可應用于放大.由于場效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器.即金屬-氧化物-半導體型場效應管，英文縮寫為MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor)，屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻(最高可達1015Ω)。它也分N溝道管和P溝道管，符號如右圖所示。通常是將襯底(基板)與源極S接在一起。根據(jù)導電方式的不同，MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止狀態(tài)，加上正確的VGS后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而"增強"了該區(qū)域的載流子，形成導電溝道。耗盡型則是指，當VGS=0時即形成溝道，加上正確的VGS時，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而"耗盡"了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截止。

以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區(qū)N+和漏擴散區(qū)N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通，二者總保持等電位。右圖(a)符號中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料(襯底)指身N型溝道。當漏接電源正極，源極接電源負極并使VGS=0時，溝道電流(即漏極電流)ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個擴散區(qū)之間就感應出帶負電的少數(shù)載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID。MOS場效應管比較"嬌氣"。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓(U=Q/C)，將管子損壞。因此了廠時各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內(nèi)，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時，全部引線也應短接。在測量時應格外小心，并采取相應的防靜電措施。

一、真空電子管柵(shan)極(grid)

多極電子管中包裹著陰極的螺旋狀電極。用金屬絲制成細絲網(wǎng)或螺旋線的形狀，用于控制板極電流的強度，或改變電子管的性能。

二、場效應管柵極(gate)

場效應管根據(jù)三極管的原理開發(fā)出的新一代放大元件，有3個極性，柵極，漏極，源極，它的特點是柵極的內(nèi)阻極高，采用二氧化硅材料的可以達到幾百兆歐，屬于電壓控制型器件。場效應晶體管(FieldEffectTransistor縮寫(FET))簡稱場效應管.由多數(shù)載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件.

下面介紹檢測方法。

1.準備工作測量之前，先把人體對地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開，然后拆掉導線。

2.判定電極將萬用表撥于R×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量，S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通，據(jù)此很容易確定S極。

電子管柵極的檢測:

1.以額定電壓點亮燈絲并預熱數(shù)十秒。

2.萬用表置于Rx100檔，以黑表筆接觸柵極，紅表筆接觸陰極。如果出現(xiàn)一個穩(wěn)定的示數(shù)，則證明電子管基本是正常的。相同條件下同新管測得的數(shù)值進行比較可以大致得出管子的老化程度。

四極管就有兩個柵極，一個和三極管中的柵極功能一樣(稱為控制柵極或者柵極1號)，另一個(稱為簾柵或者柵極2號)是用于減少控制柵極和金屬板間的電容。

對于低開關(guān)損耗，無IGBT模塊振蕩，低二極管反向恢復峰值電流和最大dv/dt限制，柵極電阻必須體現(xiàn)出最佳的開關(guān)特性。通常在應用中，額定電流大的IGBT模塊將采用較小的柵極電阻驅(qū)動;同樣的，額定電流小的IGBT模塊，將需要較大的柵極電阻。也就是說，IGBT數(shù)據(jù)手冊中所給的電阻值必須為每個設計而優(yōu)化。IGBT數(shù)據(jù)手冊中指定了柵極電阻值。然而，最優(yōu)的柵極電阻值一般介于IGBT數(shù)據(jù)表中所列的值和其兩倍之間。IGBT數(shù)據(jù)表中所指定的值是最小值;在指定條件下，兩倍于額定電流可被安全地關(guān)斷。在實際中，由于測試電路和各個應用參數(shù)的差異，IGBT數(shù)據(jù)表中的柵極電阻值往往不一定是最佳值。上面提到的大概的電阻值(即兩倍的數(shù)據(jù)表值)，可被作為優(yōu)化的起點，以相應地減少柵級電阻值。確定最終最優(yōu)值的唯一途徑是測試和衡量最終系統(tǒng)。使應用中的寄生電感最小很重要。這對于保持IGBT的關(guān)斷過電壓在數(shù)據(jù)表的指定范圍內(nèi)是必要的，特別是在短路情況下。柵極電阻決定柵極峰值電流IGM。增大柵極峰值電流將減少導通和關(guān)斷時間以及開關(guān)損耗。柵級峰值電流的最大值和柵級電阻的最小值分別由驅(qū)動器輸出級的性能決定。