Site Loader
Posted on 12.11.1972

Содержание

Полевой транзистор, как его проверить

Полевой (униполярный) транзистор — полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

Для проверки исправности полевого транзистора можно воспользоваться любым цифровым мультиметром с функцией «прозвонки» диодов. Данная функция работает таким образом, что позволяет измерить прямое падение напряжения на p-n-переходе, которое и будет отображено на дисплее мультиметра в ходе тестирования.

В процессе данной проверки мультиметр способен пропустить через проверяемую цепь ток в пределах нескольких миллиампер, и если падение напряжения окажется при этом слишком малым, то в случае наличия у прибора функции звукового оповещения, он запищит. А поскольку в любом полевом транзисторе присутствуют p-n-переходы, то можно рассчитывать на вполне адекватный результат.

Прежде чем проверять полевой транзистор на исправность, замкните на секунду фольгой все его выводы чтобы снять статический заряд, чтобы разрядить все его переходные емкости, включая емкость затвор-исток.

Проверка встроенного обратного диода

Практически в любом современном полевом транзисторе, за исключением специальных их типов, параллельно цепи сток-исток включен внутренний «защитный» диод.

Наличие этого диода внутри полевика обусловлено особенностями технологии производства мощных транзисторов. Иногда он мешает, считается паразитным, однако в большинстве полевых транзисторов без него, как части цельной структуры электронного компонента, не обойтись. Следовательно, в исправном полевом транзисторе данный диод тоже должен быть исправным. В n-канальном полевом транзисторе данный диод включен катодом к стоку, анодом — к истоку, а в p-канальном — анодом к стоку, катодом — к истоку.

Включите мультиметр в режим «прозвонки» диодов. Если полевой транзистор является n-канальным, то красный щуп мультиметра приложите к его истоку (source), а черный — к стоку (drain).

Обычно сток находится посередине и соединен с проводящей подложкой транзистора, а истоком является правый вывод (уточните это в datasheet). В случае если внутренний диод исправен, на дисплее мультиметра отобразится прямое падение напряжения на нем — в районе 0,4-0,7 вольт. Если теперь положение щупов изменить на противоположное, то прибор покажет бесконечность. Если все так, значит внутренний диод исправен.

Проверка цепи сток-исток

Полевой транзистор управляется электрическим полем затвора. И если емкость затвор-исток зарядить, то проводимость в направлении сток-исток увеличится.

Итак, если транзистор является n-канальным, приложите черный щуп к затвору (gate), а красный — к истоку, и через секунду измените расположение щупов на противоположное — красный к затвору, а черный — к истоку. Так мы сначала наверняка разрядили затвор, а после — зарядили его. Затвор обычно слева, а исток — справа (см. datasheet).

Теперь красный щуп переместите с затвора — на сток, а черный пусть останется на истоке. Если транзистор исправен, то как только вы переместите красный щуп с затвора на сток, мультиметр покажет что на стоке есть падение напряжения (не бесконечное, но может увеличиваться) — это значит, что транзистор перешел в проводящее состояние.

Теперь красный щуп на исток, а черный — на затвор (разряжаем затвор противоположной полярностью), после чего снова красный щуп на сток, а черный — на исток. Прибор должен показать бесконечность — транзистор закрылся. Для p-канального полевого транзистора щупы просто меняются местами.

Если прибор запищит

Если на этапе проверки сток-исток прибор запищит, это может быть вполне нормальным, ведь у современных полевых транзисторов сопротивление сток-исток в открытом состоянии бывает очень маленьким. Главное — чтобы не было звона затвор-исток и сток-исток, особенно в тот момент когда затвор заряжен противоположной полярностью. Как вариант, можно соединить затвор с истоком и в таком положении прозвонить сток-исток (для n-канального красный на сток, черный — на исток), прибор должен показать бесконечность.

Ранее ЭлектроВести писали, что транзисторы уменьшаются последние 50 лет согласно эмпирическому закону Мура. Но именно сейчас традиционное производство достигло предела. В Американском институте физики уверены: производительность микросхем по-прежнему можно повышать, но другим способом.

По материалам: electrik.info.

Полевые транзисторы | Электротехника

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля (в биполярных транзисторах выходной ток управляется входным током). Полевые транзисторы называют также униполярными, так как в процессе протекания электрического тока участвует только один вид носителей.

Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором. Все они имеют три электрода: исток (источник носителей тока), затвор (управляющий электрод) и сток (электрод, куда стекают носители).

Транзистор с управляющим p—

n-переходом. Его схематическое изображение приведено на рис. 1.21, а условное графическое обозначение этого транзистора – на рис. 1.22, а, б (p— и n-типов соответственно). Стрелка указывает направление от слоя р к слою п (как и стрелка в изображении эмиттера биполярного транзистора). В интегральных микросхемах линейные размеры транзисторов могут быть существенно меньше 1 мкм.

Рис. 1.22 Устройство транзистора

Рис. 1.23 Графическое изображение: а – канал р-типа; б – канал n-типа

Удельное сопротивление слоя n (затвора) намного меньше удельного сопротивления слоя

р (канала), поэтому область р-n-перехода, обедненная подвижными носителями заряда и имеющая очень большое удельное сопротивление, расположена главным образом в слое р.

Если типы проводимости слоев полупроводника в рассмотренном транзисторе изменить на противоположные, то получим полевой транзистор с управляющим
р-n-переходом и каналом n-типа. Если подать положительное напряжение между затвором и истоком транзистора с каналом р-типа: изи > 0, то оно сместит p—n-переход в обратном направлении.

При увеличении обратного напряжения на переходе он расширяется в основном за счет канала (в силу указанного выше различия в удельных сопротивлениях). Увеличение ширины перехода уменьшает толщину канала и, следовательно, увеличивает его сопротивление. Это приводит к уменьшению тока между истоком и стоком. Именно это явление позволяет управлять током с помощью напряжения и соответствующего ему электрического поля. Если напряжение

изи достаточно велико, то канал полностью перекрывается областью p—n-перехода (напряжение отсечки).

В рабочем режиме р—n-переход должен находиться под обратным или нулевым напряжением. Поэтому в рабочем режиме ток затвора примерно равен нулю (

iз ? 0), а ток стока практически равен току истока.

На ширину р—n-перехода и толщину канала прямое влияние также оказывает напряжение между истоком и стоком. Пусть uзи = 0 и подано положительное напряжение uис(рис. 1.24). Это напряжение окажется поданным и на промежуток затвор – сток, т.е. окажется, что uзс = uис и р—n-переход находится под обратным напряжением.

Обратное напряжение в различных областях р—n-перехода различно. В областях вблизи истока это напряжение практически равно нулю, а в областях вблизи стока это напряжение примерно равно величине

uис. Поэтому p—n-переход будет шире в тех областях, которые ближе к стоку. Можно считать, что напряжение в канале от истока к стоку увеличивается линейно.

При uис = Uзиотс канал полностью перекроется вблизи стока (рис. 1.25). При дальнейшем увеличении напряжения uис эта область канала, в которой он перекрыт, будет расширяться.

Рис. 1.24 Принцип действия транзистора

Рис. 1.25 Режим отсечки

Схемы включения транзистора. Для полевого транзистора, как и для биполярного, существуют три схемы включения: схемы с общим затвором (03), общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее часто используются схемы с общим истоком (рис. 1.26).

Так как в рабочем режиме ic ? 0, то входные характеристики обычно не рассматриваются.

Выходные (стоковые) характеристики. Выходной характеристикой называют зависимость вида

где f – некоторая функция.

Выходные характеристики для транзистора с р—n-переходом и каналом n-типа приведены на рис. 1.27.

Обратимся к характеристике, соответствующей условию uзи = 0. В линейной области (

uис < 4 В) характеристика почти линейна (все характеристики этой области представляют собой почти прямые линии, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

При uис > 4 В канал в области стока перекрывается. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к очень незначительному росту тока, так как с увеличением напряжения область, в которой канал перекрыт, расширяется. При этом сопротивление промежутка исток-сток увеличивается, а ток ic практически не изменяется. Это область насыщения. Ток стока в области насыщения uзи = 0 и при заданном напряжении исиназывают начальным током стока и обозначают через ic нач. Для рассматриваемых характеристик ic нач = 5 мА при иси = 10 В.

Рис. 1.26 Схема с общей базой

Рис. 1.27 Выходные характеристики

Параметрами, характеризующими свойства транзистора усиливать напряжение, являются:

1) Крутизна стокозатворной характеристики S (крутизна характеристики полевого транзистора):

2) Внутреннее дифференциальное сопротивление Rис диф

3) Коэффициент усиления

Можно заметить, что

Транзисторы с изолированным затвором. Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Физической основой работы таких транзисторов является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля. В соответствии с их структурой такие транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник) или МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным и со встроенным каналами.

Рис. 1.28 Устройство МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа

На рис. 1.28 показан принцип устройства транзистора со встроенным каналом.

Основанием (подложкой) служит кремниевая пластинка с электропроводностью p-типа. В ней созданы две области с электропроводностью n+-типа с повышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком и от них сделаны выводы. Между стоком и истоком имеется приповерхностый канал с электропроводностью n-типа. Заштрихованная область – диэлектрический слой из диоксида кремния (его толщина обычно составляет 0,1 – 0,2 мкм). Сверху диэлектрического слоя расположен затвор в виде тонкой металлической пленки. Кристалл такого транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой. Иногда от кристалла бывает сделан отдельный вывод.

Если к затвору приложено нулевое напряжение, то при подаче между стоком и истоком напряжения через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через кристалл ток не пойдет, так как один из p—n-переходов находится под обратным напряжением. При подаче на затвор напряжения отрицательной полярности относительно истока (следовательно, и кристалла) в канале образуется поперечное электрическое поле, которое выталкивает электроны из канала в области истока, стока и кристалла. Канал обедняется электронами, его сопротивление увеличивается, ток уменьшается. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше ток. Такой режим называется режимом обеднения. Если подать положительное напряжение на затвор, то под действием поля из областей стока, истока и кристалла в канал будут приходить электроны. Сопротивление канала падает, ток увеличивается. Такой режим называется режимом обогащения. Если кристалл n-типа, то канал должен быть p-типа и полярность напряжения меняется на противоположную.

Другим типом является транзистор с индуцированным (инверсным) каналом (рис. 1.29). От предыдущего он отличается тем, что канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности.

При отсутствии напряжения на затворе канала нет, между истоком и стоком
n+-типа расположен только кристалл p-типа и на одном из p-n+-переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между стоком и истоком велико и транзистор закрыт. При подаче на затвор напряжения положительной полярности под влиянием поля затвора электроны проводимости будут перемещаться из областей стока и истока и p-области по направлению к затвору. Когда напряжение на затворе достигает своего отпирающего (порогового) значения (еденицы вольт), в приповерхностном слое концентрация электронов настолько увеличивается, что превышает концентрацию дырок, и в этом слое произойдет так называемая инверсия типа электропроводности, т.е. образуется тонкий канал n-типа, и транзистор начнет проводить ток. Чем больше напряжение на затворе, тем больше ток стока. Очевидно, что такой транзистор может работать только в режиме обогащения. Если подложка n-типа, то получится индуцированный канал p-типа. Транзисторы с индуцированным каналом часто встречаются в устройствах переключения. Схемы включения полевых транзисторов подобны схемам включения биполярных. Следует отметить, что полевой транзистор позволяет получить намного больший коэффициент усиления, нежели биполярный. Обладая высоким входным сопротивлением (и низким выходным) полевые транзисторы постепенно вытесняют биполярные.

По электропроводности канала различают p-канальные и n-канальные МДП-транзисторы. Условное обозначение этих приборов на электрических схемах показано на рис. 1.30. Существует классификация МДП-транзисторов по конструктивно-технологическим признакам (чаще по виду материала затвора).

Рис. 1.30 Условные графические обозначения полевых транзисторов
с изолированным затвором: а – со встроенным р-каналом; б – со встроенным
n-каналом; в – с индуцированным p-каналом; г – с индуцированным n-каналом

Интегральные микросхемы, содержащие одновременно p—канальные и n-канальные МДП-транзисторы, называют комплементарными (сокращенно КМДП-ИМС). КМДП-ИМС отличаются высокой помехоустойчивостью, малой потребляемой мощностью, высоким быстродействием.

Частотные свойства полевых транзисторов определяются постоянной времени RC-цепи затвора. Поскольку входная емкость Сзи у транзисторов с р—n-переходом велика (десятки пикофарад), их применение в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением возможно в диапазоне частот, не превышающих сотен килогерц – единиц мегагерц.

При работе в переключающих схемах скорость переключения полностью определяется постоянной времени RC-цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость значительно меньше, поэтому их частотные свойства намного лучше, чем у полевых транзисторов с р-n-переходом.

Транзистор

Библиотека: Проводка
Введён в: 2.7.0
Внешний вид:

Поведение

Транзистор имеет два входа, называемые затвор и исток, и выход, называемый сток. На схемах вход исток и выход сток изображаются соединёнными пластиной; Logisim отрисовывает стрелку, указывающую направление потока от входа к выходу. Вход затвор изображён соединённым с пластиной, параллельной пластине, соединяющей исток со стоком. Logisim поддерживает два типа транзисторов с немного различными поведениями, описанными ниже; транзистор p-типа обозначен кружком, соединяющим вход затвор с его пластиной, а транзистор n-типа не имеет такого кружка.

В зависимости от значения, поступающего на затвор, значение с истока может быть передано на сток; или соединения с истоком может не быть, тогда значение на стоке остаётся плавающим. Решение о передаче или разъединении зависит от типа транзистора: транзистор p-типа (обозначенный кружком на линии затвора) передаёт значение, когда на затворе 0, а транзистор n-типа (без кружка) передаёт значение, когда на затворе 1. Это поведение обобщено следующими таблицами.

p-тип
затвор
01X/Z
0 0ZX
исток1 1ZX
Z ZZZ
X XZX
   
n-тип
затвор
01X/Z
0 Z0X
исток1 Z1X
Z ZZZ
X ZXX

Или в краткой форме:

p-тип
затворсток
0исток
1Z
X/ZX*
   
n-тип
затворсток
0Z
1исток
X/ZX*

* Если на истоке Z, то на стоке Z; в противном случае на стоке X.

Если значение атрибута Биты данных больше единицы, то вход затвор остаётся однобитным, но значение на нём применяется одновременно к каждому биту входа исток.

Транзистор n-типа ведёт себя очень похоже на Управляемый буфер. Основная разница в том, что транзистор предназначен для проектирования более элементарных схем.

Контакты (предполагается, что компонент направлен на восток, положение затвора — сверху/справа)

Западный край (вход, разрядность соответствует атрибуту Биты данных)
Вход исток компонента, значение с которого будет передано на выход, если это инициировано входом затвор.
Северный край (вход, разрядность равна 1)
Вход затвор компонента. Для транзисторов p-типа транзистор будет передавать значение, если значение на затворе — 0; для транзисторов n-типа это будет происходить, если на затворе 1.
Восточный край (выход, разрядность соответствует атрибуту Биты данных)
Выход компонента, значение на котором будет совпадать со значением на входе исток, если это определено входом затвор, или будет плавающим, если на входе затвор соответствующее значение. Если на затворе плавающее значение, или значение ошибки, то на выходе будет значение ошибки.

Атрибуты

Когда компонент выбран, или уже добавлен, комбинации от Alt-0 до Alt-9 меняют его атрибут Биты данных, а клавиши со стрелками меняют его атрибут Направление.

Тип
Определяет тип транзистора: p-тип или n-тип.
Направление
Направление компонента (его выхода относительно его входа).
Положение затвора
Положение входа затвор.
Биты данных
Разрядность входов и выходов компонента.

Поведение Инструмента Нажатие

Нет.

Поведение Инструмента Текст

Нет.

Назад к Справке по библиотеке

Режимы работы и схемы включения полевых транзисторов

 

Анализируя возможность использования полевых транзисторов для усиления электрических сигналов мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводниках. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в канале тока не от истока к стоку, а наоборот — от стока к истоку и т.п.

В общем случае для полевого транзистора, так же как и для биполярного, возможны различные устойчивые состояния (режимы работы). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии находится канал, соединяющий исток и сток транзистора, а также направлением тока, протекающего в канале. В полевых транзисторах дополнительно принято классифицировать также режим воздействия затвора на канал (стимулирует или подавляет протекание тока в нем).

Ниже при описании режимов работы полевых транзисторов мы применим ту же терминологию, какая используется для биполярных транзисторов. Однако следует понимать, что в полевых транзисторах физические процессы протекают иначе и зачастую нельзя однозначно утверждать, что транзистор находится в таком-то режиме без некоторых уточнений. Например, в нашей транскрипции активный режим и режим насыщения могут существовать одновременно независимо друг от друга.

 

Активный режим — соответствует случаям, рассмотренным при анализе усилительных свойств полевых транзисторов. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Часто такой режим называюют основным, усилительным или нормальным (на усилительные свойства полевого транзистора также оказывает влияние состояние канала, а именно находится ли он в режиме насыщения — см. ниже). При рассмотрении полевых транзисторов мы практически всегда (за исключением ключевых схем) имеем дело с активным режимом, но здесь имеется одна тонкость, о которой также часто говорят как о режиме работы транзистора (или как о режиме работы затвора). В различных видах полевых транзисторов и при различных внешних напряжениях затвор может оказывать два вида воздействий на канал: в первом случае (например, в полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом при напряжениях на электродах, соответствующих рис. 2-1.5) он препятствует протеканию тока через канал, уменьшая число носителей зарядов, проходящих через него (такой режим называют режимом обеднения канала), во втором случае (например, в МДП-транзисторах с индуцированным каналом, включенных в соответствии с рис. 2-1.7) затвор, наоборот, стимулирует протекание тока через канал, увеличивая число носителей зарядов в потоке (режим обогащения канала). Часто просто говорят о режиме обеднения и режиме обогащения. Заметим, что МДП-транзисторы с индуцированным каналом могут находиться в активном режиме только в случае режима обогащения канала, а для МДП-транзисторов со встроенным каналом это может быть и режим обогащения, и режим обеднения. В полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом попытка приложить прямое смещение на этот переход вызывает его открытие и протекание существенного тока в цепи затвора. Реальные процессы в транзисторе в этом случае сильно зависят от его конструкции, практически никогда не документируются и трудно предсказуемы. Поэтому говорить о режиме обогащения для полевых транзисторов с управляющим переходом не принято да и просто бессмысленно.

Инверсный режим — по процессам в канале противоположен активному режиму, т.е. поток носителей зарядов в канале протекает не от истока к стоку, а наоборот — от стока к истоку. Для инверсного режима требуется только изменение полярности напряжения на канале, полярность напряжения на затворе остается неизменной. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Обычно из-за конструктивных различий между областями стока и истока усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются хуже, чем в режиме активном. Впрочем, в некоторых видах МДП-транзисторов конструктивная ассиметрия минимальна, что приводит к симметричности выходных статических характеристик такого транзистора относительно изменения полярности напряжения сток—исток. Данный режим практически никогда не используется в усилительных схемах, но для аналоговых переключателей на полевых транзисторах он оказывается полезен. Однако здесь есть одна ловушка, в которую довольно легко попасть начинающему. Дело в том, что в большинстве МДП-транзисторов (особенно в мощных) производители соединяют подложку с истоком внутри корпуса прибора, что фактически означает, что в этих транзисторах между истоком и стоком имеется диод который не позволяет подавать на переход исток—сток инверсное напряжение, превышающее прямое падение напряжения на этом диоде, т.е. инверсный режим в таком транзисторе попросту невозможен. Вообще, в случае полевых транзисторов о режиме работы вспоминают гораздо реже, чем для биполярных. Дело здесь в том, что каждый конкретный тип полевого транзистора имеет конструкцию строго ориентированную на выполнение какой-то конкретной функции (усиление слабых сигналов, ключ и т.п.), все документируемые параметры транзистора в этом случае характеризуют его работу именно в основном режиме при выполнении предназначенной функции. Поэтому имеет смысл говорить просто о нормальном режиме работы, когда все соответствует документации, или о ненормальном, который в документации просто не предусмотрен (да и вряд ли кому-то понадобиться использовать его в схемах).

Режим насыщения — характеризует состояние не всего транзистора в целом, как это было для биполярных приборов, а только токопроводящего канала между истоком и стоком. Данный режим соответствует насыщению канала основными носителями зарядов. Такое явление как насыщение является одним из важнейших физических свойств полупроводников. Оказывается, что при приложении внешнего напряжения к полупроводниковому каналу, ток в нем линейно зависит от этого напряжения лишь до определенного предела (напряжение насыщения), а по достижении этого предела стабилизируется и остается практически неизменным вплоть до пробоя структуры. В приложении к полевым транзисторам это означает, что при превышении напряжением сток—исток некоторого порогового уровня оно перестает влиять на ток в цепи. Если для биполярных транзисторов режим насыщения означал полную потерю усилительных свойств, то для полевых это не так. Здесь наоборот, насыщение канала приводит к повышению коэффициента усиления и уменьшению нелинейных искажений. До достижения напряжением сток—исток уровня насыщения ток через канал линейно увеличивается с ростом напряжения (т.е. ведет себя так же, как и в обычном резисторе). Автору неизвестно какого-либо устоявшегося названия для такого состояния полевого транзистора (когда ток через канал идет, но канал ненасыщен), будем называть его режимом ненасыщенного канала (он находит применение в аналоговых ключах на полевых транзисторах). Режим насыщения канала обычно является нормальным при включении полевого транзистора в усилительные цепи, поэтому в дальнейшем при рассмотрении работы транзисторов в схемах мы не будем делать особого акцента на этом, подразумевая, что между стоком и истоком транзистора присутствует напряжение, достаточное для насыщения канала.

Режим отсечки — режим, в котором ток через канал полевого транзистора не протекает. Переход полевого транзистора в режим отсечки происходит по достижении напряжением на затворе определенного порога (напряжение отсечки). В полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом это имеет место при постепенном увеличении обратного смещения на перереходе, а в МДП-транзисторах со встроенным каналом при увеличении разности потенциалов между истоком и затвором при условии работы в режиме обеднения канала. В МДП-транзисторах с индуцированным каналом режим отсечки имеет место при нулевой разности напряжений между истоком и затвором, а по достижении напряжения отсечки (или порогового напряжения) канал открывается. Поскольку выходной ток транзистора в режиме отсечки практически равен нулю, он используется в ключевых схемах и соответвует размыканию транзисторного ключа.

Помимо режима работы для эксплуатации полевых транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Так же как и для биполярных транзисторов, здесь различают три основных способа (рис. 2-1.8): схема с общим истоком (ОИ), схема с общим стоком (ОС) и схема с общим затвором (ОЗ).

 

Рис. 2-1.8. Схемы включения полевых транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

 

Для полевых транзисторов полностью сохраняется понятие класса усиления в том же виде, в каком оно описано в подразделе Классы усиления для биполярных транзисторов. Отличие лишь в том, что критерием нахождения транзистора в режиме усиления здесь служит наличие потока зарядов через канал от истока к стоку.

 

 

< Предыдущая   Следующая >

ГОСТ 20398.13-80 Транзисторы полевые. Метод измерения сопротивления сток-исток

Текст ГОСТ 20398.13-80 Транзисторы полевые. Метод измерения сопротивления сток-исток

УДК 621.382.323.019:006.354

Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ ПОЛЕВЫЕ

Метод измерения сопротивления сток—исток

Field effect transistors Drain source resistance measurement technique

ГОСТ

20398.13-80*

(СТ СЭВ 3413—81)

ОКП 62 2100

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1980 г. № 5805 срок действия установлен

с 01.01 82 до 01.01 87

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на полевые транзисторы и устанавливает метод измерения сопротивления сток — исток в открытом состоянии транзистора /?СИ()Гк •

Общие условия при измерении должны соответствовать ГОСТ 20398 0—74 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.

Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147—2G.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3413—81 в части метода измерения сопротивления сгок-исток (см. справочное приложение).

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. принцип и УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1 Измерение заключается в определении сопротивления между стоком и истоком в открытом состоянии транзистора при заданном напряжении сток—исток, меньшем напряжения насыщения, и заданном напряжении на затворе.

1.2. Электрический режим транзистора (напряжение на стоке, напряжение на затворе) и условия измерения указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

★

* Переиздание март 1984 г. с Изменением № 1, утвержденным в июле 1983 г. (ИУС 11—83).

2. АППАРАТУРА

2.1. Сопротивление сток—исток в открытом состоянии транзистора следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 1 или 2.

УГ—измеряемый транзистор R—резистор PV1, PV2—вольтметры постоянного тока, Gl, G2—ис точники постоянного напряжения затвора и сто ка соответственно РА—амперметр постоянного

тока

Черт. 1

— +

Glt О2—источники постоянного напряжения затвора и стока соответственно R1—магазин сопротивлений, R2, R3—резисторы, VT—измеряемый транзистор, Р—нуль-

индикатор постоянного тока, S—переключатель, РУК Р V2— вольтметры постоянного тока

Черт 2

2.2. Сопротивление резистора R (черт. 1) должно не менее чем в 100 раз превосходить сопротивление сток—исток измеряемого транзистора.

2.3. Допускаемое отклонение сопротивления резисторов магазина сопротивлений R1 (черт. 2) должно находиться в пределах ±1 %.

2 4. Допускаемое отклонение сопротивления резисторов R2 и R3 (черт. 2) должно находиться в пределах ±1 %.

2.5. Напряжение источника стока G2 при отключенном транзисторе не должно превышать максимально допустимое, указанное в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

Напряжение на стоке включенного транзистора не должно превышать 1 В.

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Измерение сопротивления Rcи отк в схеме черт. 1 производят в следующем порядке.

3.1.1. Измеряемый транзистор включают в схему черт. 1 и задают режим по постоянному току.

3.1.2. Значение напряжения U определяют по прибору PV2, значение тока 1а по прибору РА.

3.2. Измерение сопротивления Rc и,отк в схеме черт.ед j% для

сопротивлений Рси.отк>Ю Ом и +

8+1,7

Рпред

%

для соп

ротивлений Рси.отк <10 Ом,

где Rx—измеряемое сопротивление;

/?пред—конечное значение установленного предела измерения.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

Информационные данные о соответствии ГОСТ 20398.13—80 СТ СЭВ 3413—81. ГОСТ 20398.13—80 полностью соответствует разд. 9 СТ СЭВ 3413—81. (Введено дополнительно, Изм. № 1).

S9

СОДЕРЖАНИЕ

ГОСТ 20398 0—83 Транзисторы полевые Общие требования при

(СТ СЭВ 1622—79) измерении электрических параметров 3

ГОСТ 20398 1—74 Транзисторы полевые Метод измерения модуля

полной проводимости прямой передачи 6

ГОСТ 20398 2—74 Транзисторы полевые Метод измерения коэффи-

(СТ СЭВ 3413—81) циента шума 9

ГОСТ 20398 3—74 Транзисторы полевые Метод определения кру-

(СТ СЭВ 3413—81) тизны характеристики 14

ГОСТ 20398 4—74 Транзисторы полевые Метод измерения актив-

(СТ СЭВ 3413—81) ной составляющей выходной проводимости 21

ГОСТ 20398 5—74 Транзисторы полевые Метод измерения вход-

(СТ СЭВ 3413—81) ной, проходной и выходной емкостей 27

ГОСТ 20398 6—74 Транзисторы полевые Метод измерения тока уте-

(СТ СЭВ 3413—81) чки затвора 35

ГОСТ 20398 7—74 Транзисторы полевые Метод измерения порогового напряжения и напряжения отсечки 37

ГОСТ 20335 8—74 Транзисторы полевые Метод измерения начального тока стока 39

ГОСТ 20398 9—80 Транзисторы полевые Метод измерения крутизны характеристики в импульсном режиме 41

ГОСТ 20398 10—80 Транзисторы полевые Метод измерения тока

стока в импульсном режиме 46

ГОСТ 20398 11—80 Транзисторы полевые Метод измерения эдс

шума 49

ГОСТ 20398 12—80 Транзисторы полевые Методы измерения оста-

(СТ СЭВ 3413—81) точного тока стока 54

ГОСТ 20398 13—80 Транзисторы полевые Метод измерения сопро-

(СТ СЭВ 3413—81) тивления сток—исток 56

Редактор В С Бабкина Технический редактор Л Я Митрофанова Кор река ор О Я Чернецова

Сдано в наб 11 05 84 Подп в печ 15 1185 3,75 п д. 3 88 уел кр отт 2,91 уч-нзд. л*

Тираж 8000 Цена 15 коп

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123840, Москва, ГСП,

Новопресненский пер., 3

Калужская ткяография стандартов, ул Московская, 256 3? 446

4.6. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ | Политех в Сети

Наряду с биполярными транзисторами, в которых в создании тока принимают участие два типа носителей – основные и неосновные, существуют униполярные транзисторы — с носителями тока одного знака (только электроны или только дырки), использующие эффект влияния электрического поля на проводимость полупроводника, получившие название полевых транзисторов. Если биполярные транзисторы управляются током, то полевые транзисторы управляются изменением электрического напряжения на управляющем электроде. Полевые транзисторы имеют много общего с электронными лампами – высокое входное сопротивление, управление электрическим полем и похожие выходные статические характеристики. В иностранной литературе такие транзисторы обозначают аббревиатурой FET от английского названия Field Effect Transistor.

Полевой транзистор представляет собой трехэлектродный полупроводниковый прибор, в котором имеются следующие области: исток, затвор, канал и сток. Управление выходным током осуществляется за счет изменения толщины проводящего полупроводникового слоя.

Существует два типа полевых транзисторов:

1. Полевые транзисторы с управляющим P—N – переходом.

2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.

Устройство полевого транзистора с управляющим

– переходом показано на рис. 4.27.

Рис. 4.27. Устройство полевого транзистора с управляющим

переходом

Основным элементом такого транзистора является подложка – тонкая пластинка полупроводника

или — типа, на которую с двух сторон нанесены слои полупроводника с противоположным типом проводимости.

Возьмем за основу пластинку полупроводника

— типа. К торцам пластинки и к двум областям — типа припаяны омические контакты и подключены внешние постоянные напряжения, полярность которых показана на рисунке. Два слоя — типа соединены между собой, образуя один электрод. Этот электрод называется затвором. Один из электродов полупроводника — типа, от которого движутся электроны подложки, называется истоком, а электрод, к которому движутся электроны, называется стоком. Между полупроводниками с разными типами проводимости образуются два перехода. Тонкий слой полупроводника -типа, расположенный между двумя переходами, называется каналом.

Работа полевого транзистора основана на изменении толщины проводящего слоя канала за счет внешнего напряжения, прикладываемого между затвором и истоком. Пусть между истоком и стоком приложено внешнее постоянное напряжение минусом к истоку, а плюсом к стоку. Тогда под влиянием разности потенциалов от истока к стоку начнут двигаться электроны подложки, проходя через канал. К затвору тоже подводится внешнее напряжение, причем такой полярности, чтобы оба

перехода между затвором и подложкой были смещены в обратном направлении. При этом образуется обедненный носителями слой полупроводника -типа, толщину которого можно изменять, изменяя напряжение на затворе относительно истока. За счет этого будет изменяться поперечное сечение и электрическое сопротивление проводящего слоя канала транзистора, что вызывает изменение выходного тока полевого транзистора. Справа образуется суженная часть канала, так как здесь сильнее действие потенциала стока, чем слева.

Если последовательно с каналом в цепь стока включить резистор нагрузки

и подключить между затвором и истоком генератор переменного управляющего сигнала, то при изменении напряжения на затворе будет изменяться проводимость канала и будет соответственно меняться и падение напряжения на резисторе нагрузки. Так как переходы смещены в обратном направлении, то их сопротивление будет большим, а входной ток затвора будет очень малым по сравнению с током канала. Следовательно, входная мощность, затрачиваемая на управление транзистором, будет небольшой, а выходная мощность сигнала на нагрузке, которая определяется величинами тока канала и резистором нагрузки, может значительно превышать входную. Таким образом, полевой транзистор является усилительным прибором.

По числу электродов, каждый из которых может быть общим для входной и выходной цепи каскада, возможны три схемы включения полевого транзистора: с общим истоком, с общим затвором и с общим стоком. Наиболее полно работа полевого транзистора характеризуется семейством его статических вольтамперных характеристик. Сток-затворные характеристики для схемы с общим истоком представляют собой зависимость тока стока от напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке относительно истока:

При . (4.57)

Такие характеристики называются передаточными характеристиками.

Рис. 4.28. Передаточные характеристики полевого транзистора с управляющим

переходом с каналом — типа.

Такое напряжение на затворе, при котором канал полностью перекрыт и ток в канале равен нулю, называется напряжением отсечки. Для полевых транзисторов напряжение отсечки составляет единицы Вольт.

Выходные статические характеристики схемы с общим истоком представляют собой зависимость тока стока от напряжения на стоке относительно истока при постоянном напряжении на затворе относительно истока:

при . (4.58)

Выходные характеристики называются сток-стоковыми характеристиками. На рис. 4.29 приведены выходные статические характеристики полевого транзистора с управляющим

переходом с каналом -типа.

Рис. 4.29. Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим

переходом с каналом n-типа.

Кроме рассмотренного способа управления проводимостью канала возможен и другой способ, когда сопротивление канала меняется при изменении потенциала электрода, изолированного тонким слоем диэлектрика от объема полупроводника. Транзисторы, работа которых основана на этом принципе, называются полевыми транзисторами с изолированным затвором. Так как в большинстве случаев в качестве диэлектрика используется окисел SiO2, то такие транзисторы называются также МОП-транзисторами (металл–окисел– полупроводник) или МДП-транзисторами (металл-диэлектрик — полупроводник). В иностранной литературе МОП-транзисторы обозначаются аббревиатурой MOS (metal – oxide – semiconductor).

Работа МДП-транзистора основана на том, что при создании разности потенциалов между объемом полупроводника и изолированным металлическим электродом, у поверхности полупроводника образуется слой с концентрацией носителей зарядов, отличной от концентрации в остальном объеме полупроводника. За счет этого можно создать тонкий слой с повышенной концентрацией носителей заряда – канал, сопротивлением которого можно управлять, изменяя напряжение на изолированном электроде.

На рис. 4.30 представлена структура МДП-транзистора. В полупроводниковой пластинке — типа путем легирования созданы две области с — проводимостью (“карманы”), между которыми электрическим полем затвора индуцируется узкая область с проводимостью -типа – канал. Если между стоком и истоком подключить напряжение с полярностью, показанной на рисунке, то через канал начнет протекать постоянный ток, которым можно управлять, изменением напряжения на затворе.

Рис. 4.30. Структура МДП-транзистора с каналом

-типа.

МДП – транзисторы делятся на две группы:

1. МДП – транзисторы с индуцированным каналом.

2. МДП – транзисторы с встроенным каналом.

В первых канал между истоком и стоком наводится (индуцируется) только при наличии соответствующего напряжения между затвором и истоком. Когда же разность потенциалов между затвором и истоком равна нулю, ток в канале практически отсутствует.

В МДП–транзисторах со встроенным каналом канал создается технологическим путем. При отсутствии напряжения между затвором и истоком проводимость канала не равна нулю, причем ее можно увеличить или уменьшить изменением напряжения на затворе.

В качестве исходной полупроводниковой пластинки (подложки) могут быть использованы полупроводники

или -типа. Поэтому различают полевые транзисторы и -типов. Обозначения полевых транзисторов на электрических схемах приведено в таблице 4.1.

Типы полевых транзисторов Таблица 4.1

Тип транзистора

N — типа

Р — типа

С управляющим P—N – переходом

МДП с индуцированным каналом

МДП со встроенным каналом

Выходные статические характеристики МДП ­– транзистора с индуцированным каналом

– типа представлены на рис. 4.31.

Рис. 4.31.Выходные статические характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом

-типа

В МДП-транзисторах с встроенным каналом проводимость канала не равна нулю, когда напряжение на затворе относительно истока равна нулю. МДП-транзистор с встроенным каналом может работать в режиме обогащения канала носителями тока и в режиме обеднения канала носителями тока в зависимости от полярности напряжения на затворе. Выходные статические характеристики МДП-транзистора с встроенным каналом приведены на рис. 4.32.

Рис. 4.32. Выходные статические характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом

-типа

Поскольку входной ток в цепи затвора ничтожно мал, то на управление проводимостью канала в цепи затвор-исток необходима намного меньшая мощность, чем мощность сигнала, получаемая на выходе в цепи сток-исток. Полевые транзисторы с изолированным затвором являются усилительными приборами. Так как затвор изолирован от канала слоем диэлектрика, они отличаются очень большим значением входного сопротивления – до

. Высокое значение входного сопротивления позволяет использовать МДП-транзисторы в качестве входных каскадов усиления электронных вольтметров, осциллографов, а также электрометрических усилителей для измерения сверхслабых постоянных токов.

4.6.1. Параметры полевых транзисторов.

Основными параметрами полевых транзисторов всех рассмотренных типов являются крутизна, коэффициент усиления по напряжению и внутреннее сопротивление.

Крутизна характеризует усилительные свойства полевого транзистора и равна отношению приращения тока стока к вызвавшему его приращению напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке относительно истока:

при . (4.59)

Крутизна полевых транзисторов составляет величину от десятых долей до единиц

.

Коэффициентом усиления напряжения называется отношение приращения напряжения стока к приращению напряжения на затворе при постоянной величине тока стока:

при . (4.60)

Внутренним сопротивлением полевого транзистора называется отношение приращения напряжения стока к соответствующему приращению тока стока при постоянном напряжении на затворе относительно истока:

при . (4.61)

Величина внутреннего сопротивления составляет единицы мегом.

Коэффициент усиления, крутизна и внутреннее сопротивление связаны между собой уравнением:

. (4.62)

4.6.2. Свойства полевых транзисторов

Технология изготовления полевых транзисторов значительно проще, чем биполярных. Особенно важно, что полевые транзисторы в микросхемах занимают значительно меньшую площадь на один транзистор и потребляют гораздо меньший ток. Это позволяет создавать большие и сверхбольшие интегральные схемы с высокой степенью интеграции, содержащие на одной пластинке кремния размером

Мм миллионы активных элементов.

Частотные свойства полевых транзисторов зависят от времени пролета канала носителями тока, то есть от длины проводящего канала и скорости носителей. Современная технология позволяет выполнить полевые транзисторы с длиной канала, достигающей нескольких микрометров. Скорость носителей тока увеличивается при увеличении напряженности поля в канале, однако при напряженности поля больше некоторого значения наступает насыщение скорости. Частотные свойства полевых транзисторов зависят также от межэлектродных емкостей затвор-сток, затвор-исток и сток-исток. Граничные частоты современных полевых транзисторов составляют единицы гигагерц.

В биполярных транзисторах с увеличением температуры увеличивается число генерируемых неосновных носителей и увеличивается ток. В полевых транзисторах ток зависит от концентрации основных носителей и их подвижности. Концентрация носителей определяется степенью легирования и не зависит от температуры. Вследствие тепловых колебаний кристаллической решетки с ростом температуры подвижность носителей в канале падает, что приводит к уменьшению тока и крутизны характеристики транзистора. Наряду с полевыми транзисторами, в которых наблюдается уменьшение стокового тока с ростом температуры, выпускаются полевые транзисторы, у которых ток стока возрастает с повышением температуры. Выпускаются также полевые транзисторы, которые при некотором значении напряжения на затворе имеют нулевой температурный коэффициент. Различный характер температурных характеристик объясняется тем, что изменение температуры влияет не только на подвижность носителей и связанное с этим объемное рассеяние, но и на поверхностное рассеяние в канале, имеющее обратную температурную зависимость. В отличие от биполярных полевые транзисторы могут работать при температурах, близких к абсолютному нулю.

Полевые транзисторы отличаются также повышенной радиационной стойкостью по сравнению с биполярными транзисторами.

4.6.3. Схемы включения полевых транзисторов

Возможны три схемы включения полевых транзисторов: с общим затвором, с общим истоком и с общим стоком. Наиболее широко применяются схемы с общим истоком и общим стоком. На рис. 4.33 показана принципиальная схема резисторного усилителя с общим истоком на полевом транзисторе с управляющим

переходом и каналом -типа. Смещение на затвор относительно истока обеспечивается падением напряжения на резисторе резистором в цепи затвора. Емкость выбирается достаточно большой для переменного тока и закорачивает резистор .

Рис. 4.33. Резисторный усилитель с общим истоком на полевом транзисторе с управляющим

переходом и каналом -типа

На рис. 4.34 приведена схема резисторного усилителя на полевом транзисторе с индуцированным каналом

-типа.

Рис. 4.34 Схема резисторного усилителя на полевом транзисторе с индуцированным каналом

-типа

В этом каскаде начальное напряжение смещения на затворе должно совпадать по знаку с потенциалом стока и по величине превышать пороговое напряжение, при котором индуцируется проводящий канал за счет инверсии типа проводимости в канале. Напряжение смещения задается в этой схеме от источника питания цепи стока резистивным делителем в цепи затвора и стабилизируется цепочкой

.

Коэффициент усиления усилителей, показанных на рис. 4.33, 4.34, в области средних частот примерно равен

. (4.63)

Схемы с общим стоком (истоковые повторители) на транзисторе с управляющим

Переходом и на МОП транзисторе с встроенным каналом приведены на рис. 4.35.

А Б

Рис. 4.35. Схемы истоковых повторителей: А – на транзисторе с управляющим

Переходом; Б – на МОП транзисторе с встроенным каналом

Для истокового повторителя справедливы следующие соотношения:

, (4.64), (4.65). (4.66)

Следовательно, коэффициент передачи истокового повторителя равен:

. (4.67)

Из этого выражения видно, что коэффициент передачи напряжения в истоковом повторителе немного меньше 1.

Ток на выходе истокового повторителя примерно равен:

. (4.68)

Следовательно, выходное сопротивление истокового повторителя равно:

. (4.69)

Методики проверки исправности полевых транзисторов.

Методики проверки исправности полевых транзисторов.

1. Основные характеристики N-канального полевого транзистора. 
Различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов достаточно много. Но мы с прикладной точки зрения ограничимся рассмотрением практически необходимых нам параметров:
— Vds — Drain to Source Voltage — максимальное напряжение сток-исток;
— Vgs — Gate to Source Voltage — максимальное напряжение затвор-исток;
— Id — Drain Current — максимальный ток стока;
— Vgs(th) — Gate to Source Threshold Voltage — пороговое напряжение затвор-исток, при котором начинает открываться переход сток-исток;
— Rds(on) — Drain to Source On Resistance — сопротивление перехода сток-исток в открытом со стоянии;
— Q(tot) — Total Gate Charge — полный заряд затвора.
Параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило, имеет значение 10 и 4,5 В. Это важная особенность, которую нужно обязательно учитывать.
Максимальное напряжение «сток-исток», Vds — максимальное мгновенное рабочее напряжение. Продолжительный ток стока, Id — максимальный ток, который может проводить MOSFET, обусловленный температурой перехода. Максимальный импульсный ток стока, Idm — больше, чем Id и определен для импульса заданной длительности и рабочего цикла. Максимальное напряжение «затвор-исток», Vgs — максимальное напряжение, которое может быть приложено между затвором и истоком без повреждения изоляции затвора. Кроме того, имеют место: пороговое напряжение затвора, Vt {Vth, Vgs}; Vt — минимальное напряжение затвора, при котором транзистор включается.

2. Проверка ПТ обычным омметром. 
При проверке ПТ чаще всего пользуются обычным стрелочным омметром (предел х100). Для прозвонки подойдет обычный стрелочный омметр (но цифровым прибором в режиме контроля p-n-переходов это делать более удобно). При проверке сопротивления между истоком и стоком надо обязательно не забыть снять заряд с затвора после предыдущих измерений (кратковременно замкните его с истоком), а то можно получить неповторяющийся результат.
У исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление. Причем бесконечное сопротивление прибор должен показывать независимо от прикладываемого тестового напряжения. 
Но имеются некоторые исключения. Если при проверке приложить положительный щуп тестового прибора к затвору (G) транзистора n-типа, а отрицательный — к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор откроется. При замере сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое зависит от ряда факторов. Неопытные ремонтники могут принять такое поведение транзистора за его неисправность. Поэтому перед «прозвонкой» канала «сток-исток» замкните накоротко все ножки транзистора, чтобы разрядить емкость затвора. После этого сопротивление сток-исток должно стать бесконечным. В противном случае транзистор признается неисправным.
Как уже было упомянуто выше, в современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому канал «сток-исток» при проверке ведет себя как обычный диод. Для того чтобы избежать досадных ошибок при контроле, необходимо помнить о наличии такого диода и не принимать это за неисправность транзистора. А убедиться в наличии такого диода достаточно просто — нужно поменять местами щупы тестера, и он должен показать бесконечное сопротивление между стоком и истоком. Если этого не произошло, то, скорее всего, транзистор пробит. В остальном проверка транзистора не отличается от приведенной выше. Таким образом, имея под рукой обычный омметр, можно легко и быстро проверить и мощный полевой транзистор.

3. Процесс проверки полевого транзистора цифровым мультиметром. 
Более удобно это делать цифровым мультиметром в режиме тестирования P-N переходов (предел, отме ченный значком диода). Показываемое мультиметром значение сопротивления на этом пределе численно равно напряжению на P-N переходе в милливольтах. 
Рассмотрим проверку на примере транзистора 20N03 (рис. 1). Система маркировки полевого транзистора 20N03 означает, что он рассчитан на напряжение (Vds) ~30V и ток (Id) ~20A. Буква N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке Rds, а не максимальный ток.


Рис. 1.

У исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление. Причем бесконечное сопротивление прибор должен показывать независимо от полярности прикладываемого напряжения (щупов). В современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому канал «сток-исток» при проверке ведет себя как обычный диод.
Черным (отрицательным) щупом прикасаемся к подложке — D (СТОКУ), красным (положительным) — к выводу S (ИСТОКА). Мультиметр показывает прямое падение напряжения на внутреннем диоде (500 — 800 мВ). В обратном смещении мультиметр должен показывать бесконечно большое сопротивление, — транзистор закрыт.
Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом вывода G (ЗАТВОРА) и опять возвращаем его на вывод S (ИСТОКА). Мультиметр показывает близкое к нулю значение, прич м при любой полярности приложенного напряжения — полевой транзистор открылся прикосновением (на некоторых цифровых мультиметрах, возможно, значение будет не 0, а 150…170 мВ).
Если теперь черным щупом коснуться вывода G (ЗАТВОРА), не отпуская красного щупа, и вернуть его на вывод подложки — D (СТОКА), то полевой транзистор закроется, и мультиметр снова будет показывать падение напряжения на диоде. Это верно для большинства N-канальных полевых транзисторов в корпусе DPAK и D2PAK (рис. 2), применяемых на материнских платах и видеокартах. Если транзистор выполнил вс так, как указано выше, то он — исправен.


Рис. 2.

Для проверки P-канальных полевых транзисторов нужно поменять полярность напряжений открытия-закрытия (для этого просто меняем щупы мультиметра местами).
Рассмотрим подробнее по шагам процесс проверки полевого транзистора (см. рис. 2).
1-й шаг. Для диагностики полевых транзисторов N-канального вида ставим мультиметр на проверку диодов (обычно он пищит на этом положении), черный щуп слева на подложку (D — сток), красный на дальний от себя вывод справа (S — исток), мультиметр показывает падение напряжения на внутреннем диоде — 502 мВ, транзистор закрыт (см. рис. 3).
2-й шаг. Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом ближнего вывода (G — затвор) (см. рис. 4) и опять возвращаем его на дальний (S — исток), тестер показывает 0 мВ (на некоторых цифровых мультиметрах будет показано не 0, а 150…170 мВ): полевой транзистор открылся прикосновением (см. рис. 4).
3-й шаг. Черным щупом коснуться нижней (G — затвор) ножки, не отпуская красного щупа, и вернуть его на подложку (D — сток) — то полевой транзистор закроется, и мультиметр снова будет показывать падение напряжения около 500 мВ (см. рис. 5). Это верно для большинства N-канальных полевиков в корпусе DPAK и D2PAK, применяемых на материнских платах и видеокартах. Если транзистор выполнил вс , что от него требовалось, то он исправен.

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Источник

и полярность стока для полевых МОП-транзисторов Источник

и полярность стока для полевых МОП-транзисторов
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  2. 0
  3. +0
  6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 36k раз

\ $ \ begingroup \ $

При использовании MOSTEFS в качестве переключателя я всегда вижу, что сток подключен к более высокому потенциалу, а нагрузка и источник всегда подключены к земле.Можете ли вы переключить их так, чтобы вывод источника подключался к более высокому потенциалу, а сток был подключен к земле?

Создан 07 июн.

PICyourMозг

3,9559 золотых знаков3737 серебряных знаков5555 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 5 \ $ \ begingroup \ $

Чтобы немного прояснить то, что уже сказали другие, MOSFET имеет внутренний диод, который указывает от истока к стоку в устройствах с N-каналом и от стока к истоку в устройствах с P-каналом.Это не что-то намеренно добавленное производителем, а побочный продукт способа изготовления полевых МОП-транзисторов. В большинстве случаев этот диод не позволяет использовать полевой МОП-транзистор при перевороте. Есть несколько приложений, которые вы можете считать «продвинутыми», где этот диод фактически используется намеренно. Одним из примеров является изготовление синхронного выпрямителя. По сути, это диод с транзистором через него. Транзистор включается, когда известно, что диод должен быть проводящим. Это снижает падение напряжения на диоде и иногда используется в импульсных источниках питания для повышения эффективности.МОП-транзистор с внутренним диодом можно рассматривать как диод и транзистор, прекрасно интегрированные в один корпус.

Ваши наблюдения, что исток является отрицательным, а сток — положительным, верно для N-канальных полевых транзисторов. Так же, как существуют биполярные транзисторы NPN и PNP, существуют полевые транзисторы с каналом N и P, которые являются зеркальным отображением полярности друг друга. Полевой транзистор с каналом P будет подключен к положительному истоку и отрицательному стоку. В выключенном состоянии затвор удерживается под напряжением источника.Чтобы включить его, затвор опускается на 12-15 В относительно источника для большинства обычных полевых МОП-транзисторов.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *