結(jié)場效應(yīng)管,結(jié)場效應(yīng)管測量

結(jié)場效應(yīng)管介紹

結(jié)場效應(yīng)管，JFET是在同一塊N形半導(dǎo)體上制作兩個(gè)高摻雜的P區(qū)，并將它們連接在一起，所引出的電極稱為柵極g，N型半導(dǎo)體兩端分別引出兩個(gè)電極，分別稱為漏極d，源極s。結(jié)型場效應(yīng)晶體管是一種具有放大功能的三端有源器件,是單極場效應(yīng)管中最簡單的一種,它可以分N溝道或者P溝道兩種。

結(jié)場效應(yīng)管測量方法

以下是結(jié)場效應(yīng)管測量方法以指針式萬用表為例，若使用數(shù)字式萬用表，注意紅黑表筆與內(nèi)電池的連接剛好相反。

1、用萬用表測量判斷結(jié)型場效應(yīng)管的管腳（電極）

測試電路示意圖如圖1所示，由管子結(jié)構(gòu)可知（可參考《什么是結(jié)型場效應(yīng)管，它的原理是什么》一文），柵極G到漏極D與源極S之間為兩個(gè)PN結(jié)。而漏、源極之間是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，呈純電阻性，即正反向電阻基本相等，根據(jù)這一特點(diǎn)用萬用表便可很容易判斷各電極（管腳）。

方法是：在不知管型的情況下，首先確定漏、源極，再確定柵極。

圖1 用萬用表測試結(jié)型聲效應(yīng)管管腳（極性）

萬用電表置R×1k檔，然后反復(fù)測試管子的三個(gè)電極，只要其中兩腳的正、反向測試電阻值相等，約為幾千歐姆時(shí)，這兩個(gè)極必定是漏、源極。當(dāng)然為了驗(yàn)證還得確定剩下那只腳是柵極，該腳對(duì)漏、源極中任一腳的正、反向電阻應(yīng)是不一樣大的（PN結(jié)），若—樣，說明該管是壞的。

當(dāng)用黑表筆與柵極相接，再用紅表筆分別去觸碰另外兩個(gè)極，若兩次測出的電阻均較小（幾至十幾干歐），說明測的是PN結(jié)的正向電阻，被測管屬于N溝道場效應(yīng)管。若兩次鍘出的電阻均很大，說明測的是PN結(jié)的反向電阻，被測管屬于P溝道場效應(yīng)管。

源極與漏極可以互換使用，故無必要再區(qū)分了。

2、結(jié)型場效應(yīng)管放大能力的測量

如圖2所示，以測量N溝道場效應(yīng)管為例，萬用表量R×1k擋，黑表筆接漏極D，紅表筆接源極S，給場效應(yīng)管加上1.5V的正向電源電壓。此時(shí)表針指示出的是漏源極間的電阻值。然后用手指捏住柵極G，將人體的50Hz感應(yīng)電壓作輸入信號(hào)加到柵極上，控制PN結(jié)耗盡層和溝道的寬度，由于管于的放大作用，共VDS和ID均會(huì)發(fā)生變化，也即漏、源極間的電阻發(fā)生變化，在表頭上可觀察到指針有較大幅度的擺動(dòng)，由此說明該管的放大能力較強(qiáng)，如果指針擺動(dòng)的幅度較小，則表明管子的放大能力弱，如果根本不擺動(dòng)．表明管子已無放大能力，不能使用。

圖2 結(jié)型場效應(yīng)管放大能力的測量

在測試中請(qǐng)注意，因人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較大（幾十伏），并且不同的場效應(yīng)管在使用歐姆檔測量時(shí)的工作點(diǎn)可能不一樣（工作于飽和區(qū)或非飽和區(qū)），所以用手捏柵極測量時(shí)，指針可能向右偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)（RDS減小），也可能向左偏轉(zhuǎn)（RDS增大），均屬于正常現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，多數(shù)管于的RDS是增大的，即指針—般向左偏轉(zhuǎn)，少數(shù)管子的RDS減小，指針向右偏轉(zhuǎn)，另外，指針偏轉(zhuǎn)后還可能有微微擺動(dòng)．這與手捏柵極的松緊程度和感應(yīng)電壓大小變化有關(guān)，也屬于正常現(xiàn)象。總之，無論指針擺動(dòng)方向如何，只要有較大的擺動(dòng)，就證明管于具有放大能力，且擺動(dòng)幅度越大。放大能力越強(qiáng)。

測試時(shí)還應(yīng)注意：由于每測試一次，其柵、源PN結(jié)上都會(huì)充上少量電荷，建立起電壓VDS，此時(shí)如果再行測試時(shí)表針有可能不擺動(dòng)，對(duì)此應(yīng)將G－S極間短路一下，一則便于再次測試；二則有利于管子的安全存放。

測試結(jié)型好效應(yīng)管的放大能力，還可以參照測試晶體三極管放大能力的有關(guān)方法進(jìn)行（參考《用萬用表測試晶體三極管的電流放大系數(shù)β》，在此不再敘述。

3、測試結(jié)型場效應(yīng)管的好壞

萬用表置于R×1k檔，先測試PN結(jié)的正反向電阻，對(duì)于N溝道管來說，用黑表筆接?xùn)艠O；用紅表筆分別去接漏極和源極，如果測試出的兩個(gè)正向電阻值都較小（約為幾千歐），再交換表筆測出的兩個(gè)反向電阻值都很大，就說明PN結(jié)是好的，可以使用；如果發(fā)現(xiàn)正反向電阻很小（接近于零）、很大或大小接近時(shí)，說明管子已壞，不能再用。

測量P溝道時(shí)交換表筆披上述方法判別即可。然后測試管于的漏、源極間電阻RDS，萬用表檔位不變，如果測得漏、源極間電阻都一樣大，約為幾千歐，說明導(dǎo)電溝道是良好的；如果測得電阻RDS很大，說明導(dǎo)電溝道內(nèi)部開路，如果RDS很小接近于零，說明內(nèi)部擊穿短路，均不能用。

4．測量結(jié)型場效應(yīng)管的主要參數(shù)

結(jié)型場效應(yīng)管的伏安特性曲線如圖3所示，圖中虛線左側(cè)為不飽和區(qū)，右側(cè)為飽和區(qū)。結(jié)型場效應(yīng)管在作為放大器作用時(shí)，通常都工作于飽和區(qū)。在飽和區(qū)范圍內(nèi)，當(dāng)電壓VDS變化時(shí)，電流Io的變化不明顯，即是說漏極電流ID基本上與漏極電壓VDS無關(guān)，ID只隨柵極電壓VGS的變化而變化。在零偏壓時(shí)，跨導(dǎo)gm（類似于放大倍數(shù)）有最大值gmo，我們稱名。為零偏壓跨導(dǎo)，它與通導(dǎo)電阻Ron成反比關(guān)系，即：gmo=1/Ron通導(dǎo)電阻是指在VGS=0，VDS又較小時(shí)的溝道電阻。

（1）測量通導(dǎo)電阻Ron和零偏壓跨導(dǎo)gmo　　測量通導(dǎo)電阻Ron的電路如圖4所示，將柵極G與源極S短路，使VGS＝0，管子處于零偏壓狀態(tài)。萬用表置R×100檔，黑表筆接漏極D，紅表筆接源極S（對(duì)于P溝道管表筆反按），這時(shí)測出的電阻值即為通導(dǎo)電阻Ron，Ron約為幾百歐到幾千歐。然后將測出的Ron值代入公式gmo＝1/Ron即可求出零偏壓跨導(dǎo)。例如，測試—只N溝道結(jié)型場效應(yīng)管3DJ2，萬用表仍置于×100擋測得Ron＝600Ω，代入上式：

圖4　測量結(jié)型場效應(yīng)管導(dǎo)通電阻

（2）測量夾斷電壓VP

所謂夾斷電壓，即是指當(dāng)漏極電流ID→0（如ID＝luA）時(shí)，加在柵源極間的電壓VGS，此時(shí)VGS＝VP（圖3特性曲線中VP=-2.5V）。

夾斷電壓的測試電路如圖5所示，用雙表法（表型不相同也可以）測量，兩表均置于R×10k檔，萬用表1的黑表筆接管于（N溝道）的源極S，紅表筆經(jīng)過電位器W滑動(dòng)觸頭接管子的柵極G，這樣利用萬用表內(nèi)電池（9V）給柵一源極加上反偏電壓VGS。表2的黑表筆接管子的漏極D，紅表筆接管子的源極S，這樣利用萬用表內(nèi)電池（9V）給管子加上正向工作電壓。

電位器W起著分壓作用，通過調(diào)整其滑動(dòng)觸頭使可改變電壓VGS，以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏極電流ID的控制。這里電位器取100kΩ，正好等于500型萬用表R×10k檔的歐姆中心值，因此電位器兩端的電壓Vw＝E1/2=4.5V。測量方法是；調(diào)整電位器W，同時(shí)觀察表2指針的偏轉(zhuǎn)情況，當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)到1格（約18uA）左右時(shí)停止調(diào)整W，這時(shí)取下電位器，分別測出R1、R2的大小，然后根據(jù)下面公式就可以計(jì)算出夾斷電壓VP（＝VGS）的值：

實(shí)際測試中只需測出R2的值并代入上式就可以求出夾斷電壓了。對(duì)于測試P溝道管應(yīng)將兩只萬用表的表筆交換。另外，如果手頭只有一只萬用表時(shí)，可以用內(nèi)阻很低的直流電源代替第一只萬用表進(jìn)行測量，此時(shí)電位器盡量取得大—點(diǎn)，使其兩端的電壓降近似等于外加直流電源電壓。

結(jié)場效應(yīng)管構(gòu)造與符號(hào)

結(jié)型場效應(yīng)管的構(gòu)造表示圖及其表示符號(hào)如圖2-31所示。

在圖2-31(a)中，s表示Source，源極；D表示Drain，漏極；G表示Gate，柵極。在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓后，N型嗲電子半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子（電子）便能夠?qū)щ娏恕＿@種導(dǎo)電溝道是N型的場效應(yīng)管，稱為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管。

圖2-31 (b)中的場效應(yīng)管在P型硅棒的兩側(cè)制成了高摻雜的N型區(qū)(N+)，其導(dǎo)電溝道為P型，多數(shù)載流子為空穴。

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