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场效应管的参数-场效应管的主要参数

发布时间:2018-01-25 所属栏目:功率场效应管

一 : 场效应管的主要参数

1、N沟道MOSFET(假设Vt(>0)为开启电压,Vp(<0)为截止电压)

a)增强型:

开启条件:Vgs > Vt;Vds>0;Vt >0

b)耗尽型:

开启条件:Vgs >0 ;Vds>0;Vt>0

截止条件:Vgs <Vp

场效应管的参数 场效应管的主要参数

IRF3205

2、P沟道MOSFET(假设Vt(<0)为开启电压,Vp(>0)为截止电压)

a)增强型:

开启条件:Vgs<= Vt ;Vds<0;Vt<0

b)耗尽型:

开启条件:Vgs <0 ;Vds<0;Vt<0

截止条件:Vgs> Vp

场效应管的参数 场效应管的主要参数

IRF4905

说明:

开启电压Vt:在漏源电压Vds作用下开始导电是的栅源电压Vgs

开启电压Vp:当Vgs为负电压达到某值时,即使有漏源电压Vds,也不会有漏极电流Id,此时的栅源电压称为夹断(截止)电压Vp

场效应管
1.概念:
2.场效应管的分类:
3.场效应管的主要参数 :
4.结型场效应管的管脚识别:
5.场效应管与晶体三极管的比较


  
场效应管
  根据三极管的原理开发出的新一代放大元件,有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件。
[编辑本段]1.概念:
  场效应管场效应晶体管(Field EffectTransistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.
  特点:
  具有输入电阻高(100000000~1000000000Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.
  作用:
  场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.
  场效应管可以用作电子开关.
  场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.
[编辑本段]2.场效应管的分类:
  场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类
  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.
  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类.
3.场效应管的主要参数 :
  
  Idss — 饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.
  Up — 夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.
  Ut — 开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.
  gM — 跨导.是表示栅源电压UGS — 对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM是衡量场效应管放大能力的重要参数.
  BVDS —漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.
  PDSM —最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.
  IDSM —最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM
  Cds---漏-源电容
  Cdu---漏-衬底电容
  Cgd---栅-漏电容
  Cgs---漏-源电容
  Ciss---栅短路共源输入电容
  Coss---栅短路共源输出电容
  Crss---栅短路共源反向传输电容
  D---占空比(占空系数,外电路参数)
  di/dt---电流上升率(外电路参数)
  dv/dt---电压上升率(外电路参数)
  ID---漏极电流(直流)
  IDM---漏极脉冲电流
  ID(on)---通态漏极电流
  IDQ---静态漏极电流(射频功率管)
  IDS---漏源电流
  IDSM---最大漏源电流
  IDSS---栅-源短路时,漏极电流
  IDS(sat)---沟道饱和电流(漏源饱和电流)
  IG---栅极电流(直流)
  IGF---正向栅电流
  IGR---反向栅电流
  IGDO---源极开路时,截止栅电流
  IGSO---漏极开路时,截止栅电流
  IGM---栅极脉冲电流
  IGP---栅极峰值电流
  IF---二极管正向电流
  IGSS---漏极短路时截止栅电流
  IDSS1---对管第一管漏源饱和电流
  IDSS2---对管第二管漏源饱和电流
  Iu---衬底电流
  Ipr---电流脉冲峰值(外电路参数)
  gfs---正向跨导
  Gp---功率增益
  Gps---共源极中和高频功率增益
  GpG---共栅极中和高频功率增益
  GPD---共漏极中和高频功率增益
  ggd---栅漏电导
  gds---漏源电导
  K---失调电压温度系数
  Ku---传输系数
  L---负载电感(外电路参数)
  LD---漏极电感
  Ls---源极电感
  rDS---漏源电阻
  rDS(on)---漏源通态电阻
  rDS(of)---漏源断态电阻
  rGD---栅漏电阻
  rGS---栅源电阻
  Rg---栅极外接电阻(外电路参数)
  RL---负载电阻(外电路参数)
  R(th)jc---结壳热阻
  R(th)ja---结环热阻
  PD---漏极耗散功率
  PDM---漏极最大允许耗散功率
  PIN--输入功率
  POUT---输出功率
  PPK---脉冲功率峰值(外电路参数)
  to(on)---开通延迟时间
  td(off)---关断延迟时间
  ti---上升时间
  ton---开通时间
  toff---关断时间
  tf---下降时间
  trr---反向恢复时间
  Tj---结温
  Tjm---最大允许结温
  Ta---环境温度
  Tc---管壳温度
  Tstg---贮成温度
  VDS---漏源电压(直流)
  VGS---栅源电压(直流)
  VGSF--正向栅源电压(直流)
  VGSR---反向栅源电压(直流)
  VDD---漏极(直流)电源电压(外电路参数)
  VGG---栅极(直流)电源电压(外电路参数)
  Vss---源极(直流)电源电压(外电路参数)
  VGS(th)---开启电压或阀电压
  V(BR)DSS---漏源击穿电压
  V(BR)GSS---漏源短路时栅源击穿电压
  VDS(on)---漏源通态电压
  VDS(sat)---漏源饱和电压
  VGD---栅漏电压(直流)
  Vsu---源衬底电压(直流)
  VDu---漏衬底电压(直流)
  VGu---栅衬底电压(直流)
  Zo---驱动源内阻
  η---漏极效率(射频功率管)
  Vn---噪声电压
  aID---漏极电流温度系数
  ards---漏源电阻温度系数
4.结型场效应管的管脚识别:
  
  判定栅极G:将万用表拨至R×1k档,用万用表的负极任意接一电极,另一只表笔依次去接触其余的两个极,测其电阻.若两次测得的电阻值近似相等,则负表笔所接触的为栅极,另外两电极为漏极和源极.漏极和源极互换,若两次测出的电阻都很大,则为N沟道;若两次测得的阻值都很小,则为P沟道.
  判定源极S、漏极D:
  在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极.用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极.
5.场效应管与晶体三极管的比较
  场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.
  晶体三极管与场效应管工作原理完全不同,但是各极可以近似对应以便于理解和设计:
  晶体管: 基极 发射极 集电极
  场效应管 : 栅极 源极 漏极
  要注意的是,晶体管(NPN型)设计发射极电位比基极电位低(约0.6V),场效应管源极电位比栅极电位高(约0.4V)。
  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.
  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.
  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用.
  一、场效应管的结构原理及特性 场效应管有结型和绝缘栅两种结构,每种结构又有N沟道和P沟道两种导电沟道。
  1、结型场效应管(JFET)
  (1)结构原理它的结构及符号见图1。在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极,又在硅棒的两侧各做一个P区,形成两个PN结。在P区引出电极并连接起来,称为栅极Go这样就构成了N型沟道的场效应管
  图1、N沟道结构型场效应管的结构及符号
  由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,从图1中可见,当漏极电源电压ED一定时,如果栅极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流ID就愈小;反之,如果栅极电压没有那么负,则沟道变宽,ID变大,所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化,就是说,场效应管是电压控制元件。
  (2)特性曲线
  1)转移特性
  图2(a)给出了N沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线,称为转移特性曲线,它和电子管的动态特性曲线非常相似,当栅极电压VGS=0时的漏源电流。用IDSS表示。VGS变负时,ID逐渐减小。ID接近于零的栅极电压称为夹断电压,用VP表示,在0≥VGS≥VP的区段内,ID与VGS的关系可近似表示为:
  ID=IDSS(1-|VGS/VP|)
  其跨导gm为:gm=(△ID/△VGS)|VDS=常微(微欧)|
  式中:△ID------漏极电流增量(微安)
  ------△VGS-----栅源电压增量(伏)
  图2、结型场效应管特性曲线
  2)漏极特性(输出特性)
  图2(b)给出了场效应管的漏极特性曲线,它和晶体三极管的输出特性曲线 很相似。
  ①可变电阻区(图中I区)在I区里VDS比较小,沟通电阻随栅压VGS而改变,故称为可变电阻区。当栅压一定时,沟通电阻为定值,ID随VDS近似线性增大,当VGS<VP时,漏源极间电阻很大(关断)。IP=0;当VGS=0时,漏源极间电阻很小(导通),ID=IDSS。这一特性使场效应管具有开关作用。
  ②恒流区(区中II区)当漏极电压VDS继续增大到VDS>|VP|时,漏极电流,IP达到了饱和值后基本保持不变,这一区称为恒流区或饱和区,在这里,对于不同的VGS漏极特性曲线近似平行线,即ID与VGS成线性关系,故又称线性放大区。
  ③击穿区(图中Ⅲ区)如果VDS继续增加,以至超过了PN结所能承受的电压而被击穿,漏极电流ID突然增大,若不加限制措施,管子就会烧坏。
  2、绝缘栅场效应管
  它是由金属、氧化物和半导体所组成,所以又称为金属---氧化物---半导体场效应管,简称MOS场效应管。
  (1)结构原理
  它的结构、电极及符号见图3所示,以一块P型薄硅片作为衬底,在它上面扩散两个高杂质的N型区,作为源极S和漏极D。在硅片表覆盖一层绝缘物,然后再用金属铝引出一个电极G(栅极)由于栅极与其它电极绝缘,所以称为绝缘栅场面效应管。
  图3、N沟道(耗尽型)绝缘栅场效应管结构及符号
  在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。
  场效应管的式作方式有两种:当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型,当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。
  (2)特性曲线
  1)转移特性(栅压----漏流特性)
  图4(a)给出了N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移行性曲线,图中Vp为夹断电压(栅源截止电压);IDSS为饱和漏电流。
  图4(b)给出了N沟道增强型绝缘栅场效管的转移特性曲线,图中Vr为开启电压,当栅极电压超过VT时,漏极电流才开始显著增加。
  2)漏极特性(输出特性)
  图5(a)给出了N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。
  图5(b)为N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线 。
  图4、N沟道MOS场效管的转移特性曲线
  图5、N沟道MOS场效应管的输出特性曲线
  此外还有N衬底P沟道(见图1)的场效应管,亦分为耗尽型号增强型两种,
  各种场效应器件的分类,电压符号和主要伏安特性(转移特性、输出特性) 二、场效应管的主要参数
  1、夹断电压VP
  当VDS为某一固定数值,使IDS等于某一微小电流时,栅极上所加的偏压VGS就是夹断电压VP。
  2、饱和漏电流IDSS
  在源、栅极短路条件下,漏源间所加的电压大于VP时的漏极电流称为IDSS。
  3、击穿电压BVDS
  表示漏、源极间所能承受的最大电压,即漏极饱和电流开始上升进入击穿区时对应的VDS。
  4、直流输入电阻RGS
  在一定的栅源电压下,栅、源之间的直流电阻,这一特性有以流过栅极的电流来表示,结型场效应管的RGS可达1000000000欧而绝缘栅场效应管的RGS可超过10000000000000欧。
  5、低频跨导gm
  漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压微数变量之比,称为跨导,即
  gm= △ID/△VGS
  它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个参数,也是衡量放大作用的重要参数,此参灵敏常以栅源电压变化1伏时,漏极相应变化多少微安(μA/V)或毫安(mA/V)来表示
  -------------------------------------------------------------------------------------------
  金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应,在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅 g 电压vg增大时, p 型半导体表面的多数载流子枣空穴减少、耗尽,而电子积累到反型。当表面达到反型时,电子积累层将在 n+ 源区 s 和 n+漏区 d 形成导电沟道。当 vds ≠ 0时,源漏电极有较大的电流ids流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压vt。当vgs>vt并取不同数值时,反型层的导电能力将改变,在的vds下也将产生不同的ids,实现栅源电压vgs对源漏电流ids的控制。
  场效应管(fet)是电场效应控制电流大小的单极型半导体器件。在其输入端基本不取电流或电流极小,具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点,在大规模和超大规模集成电路中被应用。
  fet和双极型三极管相类似,电极对应关系是b&reg;g、e&reg;s、c&reg;d;由fet组成的放大电路也和三极管放大电路相类似,三极管放大电路基极回路一个偏置电流(偏流),而fet放大电路的场效应管栅极没有电流,fet放大电路的栅极回路一个合适的偏置电压(偏压)。
  fet组成的放大电路和三极管放大电路的主要区别:场效应管是电压控制型器件,靠栅源的电压变化来控制漏极电流的变化,放大作用以跨导来;三极管是电流控制型器件,靠基极电流的变化来控制集电极电流的变化,放大作用由电流放大倍数来。
  场效应管放大电路分为共源、共漏、共栅极三种组态。在分析三种组态时,可与双极型三极管的共射、共集、共基对照,体会二者间的相似与区别之处。

场效应管原理、场效应管的小信号模型及其参数


场效应管是只有一种载流子参与导电,用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P沟道器件。有结型场效应三极管JFET(JunctionField Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate FieldEffect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET(Metal OxideSemIConductor FET)。

场效应管的参数 场效应管的主要参数
MOS场效应管
有增强型(Enhancement MOS或EMOS)和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS)两大类,每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极:
D(Drain) 称为漏极,相当双极型三极管的集电极;
G(Gate) 称为栅极,相当于双极型三极管的基极;
S(Source) 称为源极,相当于双极型三极管的发射极。


增强型MOS(EMOS)场效应管
道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底(substrat),用符号B表示。

一、工作原理

1.沟道形成原理
当Vgs=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压,不会在D、S间形成电流。

当栅极加有电压时,若0<Vgs<Vgs(th)时(VGS(th)称为开启电压),通过栅极和衬底间的电容作用,将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动,但数量有限,不足以形成沟道,所以仍然不足以形成漏极电流ID。

进一步增加Vgs,当Vgs>Vgs(th)时,由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层(inversionlayer)。随着Vgs的继续增加,ID将不断增加。

在Vgs=0V时ID=0,只有当Vgs>Vgs(th)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。

VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲线描述,称为转移特性曲线,见图。

场效应管的参数 场效应管的主要参数
转移特性曲线斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V,所以gm也称为跨导。
跨导的定义式如下: gm=△ID/△VGS|
(单位mS)


2. Vds对沟道导电能力的控制
当Vgs>Vgs(th),且固定为某一值时,来分析漏源电压Vds对漏极电流ID的影响。Vds的不同变化对沟道的影响如图所示。

场效应管的参数 场效应管的主要参数

根据此图可以有如下关系
VDS=VDG+VGS= —VGD+VGS
VGD=VGS—VDS

当VDS为0或较小时,相当VGD>VGS(th),沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处,沟道达到开启的程度以上,漏源之间有电流通过。
当VDS增加到使VGD=VGS(th)时,相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况,称为预夹断,此时的漏极电流ID基本饱和。
当VDS增加到 VGD<VGS(th)时,预夹断区域加长,伸向S极。VDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上, ID基本趋于不变。

当VGS>VGS(th),且固定为某一值时,VDS对ID的影响,即iD=f(vDS)|VGS=const这一关系曲线如图02.16所示。这一曲线称为漏极输出特性曲线。

二、伏安特性

1. 非饱和区
非饱和区(NonsaturationRegion)又称可变电阻区,是沟道未被预夹断的工作区。由不等式VGS>VGS(th)、VDS<VGS-VGS(th)限定。理论证明,ID与VGS和VDS的关系如下:

场效应管的参数 场效应管的主要参数
2.饱和区
饱和区(SaturationRegion)又称放大区,是沟道预夹断后所对应的工作区。由不等式VGS>VGS(th)、VDS>VGS-VGS(th)限定。漏极电流表达式:

在这个工作区内,ID受VGS控制。考虑厄尔利效应的ID表达式:

3.截止区和亚阈区
VGS<VGS(th),沟道未形成,ID=0。在VGS(th)附近很小的区域叫亚阈区(SubthresholdRegion)在这个区域内,ID与VGS的关系为指数关系。

4.击穿区
当VDS 增大到足以使漏区与衬底间PN结引发雪崩击穿时,ID迅速增加,管子进入击穿区。


四、P沟道EMOS场效应管
在N型衬底中扩散两个P+区,分别做为漏区和源区,并在两个P+之间的SiO2绝缘层上覆盖栅极金属层,就构成了P沟道EMOS管。


耗尽型MOS(DMOS)场效应管
N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图3-5所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道。于是,只要有漏源电压,就有漏极电流存在。当VGS>0时,将使ID进一步增加。VGS<0时,随着VGS的减小漏极电流逐渐减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS(off)表示,有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线见图所示。

场效应管的参数 场效应管的主要参数

N沟道耗尽型MOSFET的结构和转移特性曲线
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。

二 : 功率场效应管的主要参数

功率MOSFET的主要参数有额定电压(VDSS)、额定电流(ID)、导通电阻(Rdds(on))、栅一源极导通阈值电压(Vth)和额定耗散功率(PD)以及栅极电荷(Gg)。[www.61k.com]

①额定电压(VDSS):在MOSFET的数据表(datesheet)中,额定电压(VDSS)是指在栅一源极电压为零、室温的状态下,MOSFET可以持续承受的最高电压。

需要注意的是,额定电压(VDSS)不是MOSFET的漏一源极之间的击穿电压(VB),而是略低于击穿电压,通常为击穿电压的0.9~0.95。MOSFET的漏一源极之间的击穿电压(VB)随结温而上升,耐压越高的MOSFET变化越大。在大多数情况下,MOSFET不宜应用于击穿电压(VB)的状态,但是现在的MOSFET具有雪崩击穿耐量,也就是说,现在的MOSFET在一定条件下可以工作在雪崩击穿状态,只要雪崩击穿能量不超过其雪崩击穿耐量即可。这个特点是其他半导体器件(除稳压二极管外)所不具备的。

③额定电流(TD):指在壳温为25℃、栅一源极电压为10V(这是一般MOSFET的栅一源极电压,逻辑电平的MOSFET则为5V,依次类推)时MOSFET可以承受的持续的电流值。需要注意的是,随着壳温的上升,额定电流下降,到100aC壳温时MOSFET的额定电流将下降到25℃时额定电流的约60%。当壳温达到150℃时,MOSFET的额定电流下降到零。具体的电流降额需要查具体型号的数据。

③导通电阻(Rds(on)):是指在结温为室温和栅一源极电压为10V的条件下,MOSFET的漏一源极之间的导通电阻。需要注意的是,导通电阻(Rds(on))随结温而上升,当结温达到150qC时,导通电阻将达到室温时的2.5~2.8倍。即使结温在100℃时,其导通电阻也会为室温条件下的2倍。

④栅一源极导通阈值电压(Vth):指MOSFET导通的临界栅一源极电压。其测试条件为:

室温,漏极电流为ImA。一般的MOSFET的栅一源极导通阈值电压为3.SV左右。

⑤额定耗散功率(PD):指在壳温为25℃条件下,MOSFET可以耗散的功率。需要注意的是,随着壳温的上升,MOSFET的耗散功率下降。当壳温为150℃时,耗散功率为零。

对于T0-220封装,壳温保持在25℃条件下,其耗散功率为80~90W,其不带散热器的最大耗散功率约为2W。对于TO-247封装,壳温保持在25℃条件下,其耗散功率为150—300W,其不带散热器的最大耗散功率约为3.5—4W。

⑥栅极电荷(Qg):MOSFET的栅极一源极之间的电压从OV上升到规定电压(标准MOS-FET为10V,逻辑电平MOSFET为SV,更低的电平等级还有3.3V、2.7V、1.SV、1.OV等)所需要的电荷。在相同的驱动电流条件下,栅极电荷越小,栅极一源极电压上升速度越快,MOSFET的开关速度也越快。因此,栅极电荷越小越好。

栅极电荷中还可以分为栅极一源极电荷(Qgs)和栅极一漏极电荷(Qgd)。其中,栅极一漏极电荷在MOSFET开关过程起着决定作用,因此也常被称为“米勒电荷”。米勒电荷越小,MOSFET的开关速度越快,即在相同的驱动条件下,米勒电荷越低,开关速度越快。或者说想获得相同的开关速度,米勒电荷越低,对驱动电路的驱动能力要求越低。因此,需要注意的是,早期的MOSFET(如IRF540、IRF640、IRF260等)的栅极电荷比较大,而近些年问世的新型号MOSFET的栅极电荷则大大降低。在实际应用时,如有条件,应尽可能选用比较新型的MOSFET。

三 : 电磁炉场效应管IBGT代换IBGT的参数

电磁炉维修经验(二)

1.电磁炉无论有什么故障,在更换元件后,一定不要急于接上线盘试机,否则会引起烧坏IGBT和保险管,甚至整流桥。应该在不接线盘的情况下,通电测试各点电压,比如5V、12V、20V(有的18V、22V),和驱动电路输出的波型(正常是方波),也可以用数字万用表20V档测试(正常电压不断波动)。因为一般电磁炉都有锅具检测,大概30秒左右,要测驱动输出要在开机的30秒内,看不清楚可关机再开,检测正常后再接上线盘即可。

2.电磁炉坏之后,检测电路不要一开始就怀疑芯片有问题(95%以上芯片不会的故障),就算芯片有问题都要到生产该电磁炉的厂家才有,市场买不到,市场上的型号相同都不能代换。

3.通电后报警关机,这类问题比较多。有的厂家设有故障代码,参照使用说明可逐一解决。如果没故障代码显示,应检查锅底温度、锅具、IGBT温度检测电路。

电磁炉常用整流桥型号及参数

RBV-2006/20A/600V

RBV2506/25A/600V

K15T120此管是带阻的,可用H20T120代,或用其它带阻的IGBT代均可。比如40N150,25G120等都可使用G40N150D就可以看看这些如何:

SGW25N120D

K25T120

G25N120D

FGA25N120

MGY25N120D

IRG30B120

G18N120BNAF

SIGC25T120C

SG25N120

参数如下:

(1) SGW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。

(2) SKW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部带阻尼二极管,该IGBT可代用SGW25N120,代用时将原配套SGW25N120的D11快速恢复二极管拆除不装。

(3) GT40Q321----东芝公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时42A,100℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120, 代用SGW25N120时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。

(4) GT40T101----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用GT40T301。

(5) GT40T301----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101, 代用SGW25N120和GT40T101时请将原配套该IGB

电磁炉用功率管的型号,代换,参数

GT40Q321, FGL40N150D, FGL60N170D, FGA25N120, SK25N120, G40N150D, FGA25N135, 1MBH25D--120,GP20B120UD--E, IXGH20N120BDI,

以上功率管内部都带阻尼管,耐压都在1200V以上电流在20A以上只要电流相差不多都可以互相代换。

SGW25N120,K15T120。。。。。。。。。。。。。

以上的管子内部不带阻尼,如果要代换一上功率管时可以在电路板上安装2个以上的阻尼二极管耐压1200V以上,电流在8A以上

我们换IGBT都用20T120的通带(小的TGBT)大的用GT40T101就行了

用快恢复二极管撒,我们换IGBT都用20T120的通带(小的TGBT)大的用GT40T101就行了

阻尼管二极管可选用:BY459

大量维修实践表明,电磁炉(灶)内的部分元器件因工作温度较高,工作电流较大,电压较高

等,其故障或损坏概率也较高。其中的场效应功率管损坏率最高。但由于商业竞争激烈,一般都不

随机附带图纸,加之电磁炉所采用的场效应功率管一般均为较新产品,这便给维修带来不便和困

难。下面笔者根据汇集来的相关资料,提供几种常用电磁炉场效应功率管及代换资料供参考。

电磁炉一般均采用N型沟道功率场效应管,其相关参数为BVCBO≥1600V,BVCEO≥1000V,PCM≥

100W,ICM≥7A,HFE≥40。常用的电磁炉用场效应管内部带阻尼二极管的型号有GT40N150D、

GT40T301、SEC·G40N150D、ZON120ND、GT40T101、SQD35JA等。

内部不带阻尼二极管的型号有BT40T101、SGL40N150/150D等。在维修代换时,若采用不带阻尼

二极管的功率场效应管,应在D、S极间加接一只阻尼二极管,该二极管必须是快恢复型阻尼二极

管,其耐压应≥1500V。加接时正极接S极,负极接D极即可。参考型号如S5J53、BY4591500等。

在负载电磁线圈和功率管之间串一只100W的灯泡再通电试机,可以防止烧管

电磁炉常见故障现象

故障现象产品原因维修方法

1.不开机(按电源键指示灯不亮。)(1) 按键不良

(2) 电源线配线松脱

(3) 电源线不通电

(4) 保险丝熔断

(5) 功率晶体IGBT坏

(6) 共振电容C103坏

(7) 阴尼二极体

(8) 变压器坏,没18V输出

(9) 基板组件坏(1) 检查并更换按键板

(2) 重接

(3) 重接或换新

(4) 更换

(5) 更换

(6) 更换

(7) 检查并更换

(8) 检查并更换

(9) 更换

2.置锅,指示灯亮,但不加热

(1) 线盘没锁好

(2) 稳压二极管ZD101坏

(3) 基板组件坏(1) 锁好线盘

(2) 换稳压二极管ZD101

(3) 换基板组件

3.灯不亮,风扇自转。

(1) LED插槽插线不良

(2) 稳压二极管ZD2坏

(3) 基板组件坏(1) 重新插接或换LED板

(2) 换稳压二极管ZD2

(3) 换基板组件

4.加热,但指示灯不亮。

(1) LED二极管坏

(2) LED基板组件坏

(1) 换LED二极管

(2) 换LED基板组件

5.未置锅,指示灯亮,不加热。

(1) 热敏电阻配线松动或损坏

(2) 集成块LM339坏或集成块TA8316坏

(3) 变压器插接不良

(4) 基板组件坏

(1) 重新插接或换热敏电阻组件

(2) 换LM339或TA8316

(3) 检查或换主控IC

(4) 换基板组件

6.功率无变化

(1) 可调电阻

(2) 加热/定温电阻用错或短路

(3) 主控IC坏

(4) 基板组件坏(1) 换可调电阻

(2) 检查加热/定温电阻

(3) 检查或换主控IC

(4) 换基板或换基板组件

7.蜂鸣器长鸣

(1) 热开关坏/热敏电阻坏,主控IC坏

(2) 振荡子坏,变压器坏

(3) 基板组件坏(1) 换/热开关/热敏电阻/主控IC

(2) 换振荡子,检查或更换变压器

(3) 检查或更换基板组件

8.锅具正常,但闪烁并发出“叮叮”响

(1)锅具检测处于临界点(1)更换R104阻值

9.置锅,灯闪烁

(1) 比流器CT坏

(2) 锅具不对,非标准锅具

(3) IC1/IC6/R501可调电阻坏

(1) 换比流器CT

(2) 用正确锅具

(3) 检查对应器件

电磁炉用IGBT管的型号、参数及代换(一)

资料收藏:

大量维修实践表明,电磁炉(灶)内的部分元器件因工作温度较高,工作电流较大,电压较高等,其故障或损坏概率也较高。其中的场效应功率管损坏率最高。但由于商业竞争激烈,一般都不随机附带图纸,加之电磁炉所采用的场效应功率管一般均为较新产品,这便给维修带来不便和困难。下面笔者根据汇集来的相关资料,提供几种常用电磁炉场效应功率管及代换资料供参考。

电磁炉一般均采用N型沟道功率场效应管,其相关参数为BVCBO≥1600V,BVCEO≥1000V,PCM≥100W,ICM≥7A,HFE≥40。常用的电磁炉用场效应管内部带阻尼二极管的型号有GT40N150D、GT40T301、SEC·G40N150D、ZON120ND、GT40T101、SQD35JA等。

内部不带阻尼二极管的型号有BT40T101、SGL40N150/150D等。在维修代换时,若采用不带阻尼二极管的功率场效应管,应在D、S极间加接一只阻尼二极管,该二极管必须是快恢复型阻尼二极管,其耐压应≥1500V。加接时正极接S极,负极接D极即可。参考型号如S5J53、BY4591500等。

在负载电磁线圈和功率管之间串一只100W的灯泡再通电试机,可以防止烧管。

GT40Q321, FGL40N150D,  FGL60N170D,  FGA25N120,  SK25N120,  G40N150D, FGA25N135,  1MBH25D--120,GP20B120UD--E, IXGH20N120BDI,

以上功率管内部都带阻尼管,耐压都在1200V以上电流在20A以上只要电流相差不多都可以互相代换。

SGW25N120,K15T120。。。。。。。。。。。。。

以上的管子内部不带阻尼,如果要代换一上功率管时可以在电路板上安装2个以上的阻尼二极管耐压1200V以上,电流在8A以上。

电磁炉的关键元器件介绍

1、 大功率管IGBT(H20T120)



说明:(1)、IGBT为电磁炉电路控制核心元器件,使用温度为小于85℃。美的电磁炉所使用的IGBT器件,主要品牌为德国西门子。

(2)、作用:IGBT在电路中相当于一个高频开关管。

2、 整流桥堆(RS2006M)



说明:(1)、整流桥堆为电磁炉电路核心元器件,其规格参数为600V,20A。

(2)、作用:将交流电源转换为直流电源,产生直流高压。

3、 单片机(MCU)



说明:(1)、单片机为电磁炉电路控制核心元器件,美的电磁炉所使用的单片机器件,主要品牌为美国西摩托罗拉、韩国三星和现代、及日本东芝。

(2)、作用:为中央控制器,对整个电磁炉的运行状态进行控制。

4、 热敏电阻



说明:(1)、热敏电阻为电磁炉电路核心测温元器件。

(2)、作用:对电磁炉加热锅具的温度检测和传递。

5、 线圈盘



说明:(1)、线圈盘为电磁炉电路中完成电磁振荡的重点元器件。

(2)、作用:对电能进行储存及释放的器件,完成将电场能转换为磁场能。

IGBT场效应管参数

(1) SGW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管()使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管()后可代用SKW25N120。

(2) SKW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部带阻尼二极管,该IGBT可代用SGW25N120,代用时将原机配套SGW25N120的快速恢复二极管拆除不装。

(3) GT40Q321----东芝公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时42A,100℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120, 代用SGW25N120时请将原机配套该IGBT的快速恢复二极管拆除不装。

(4) GT40T101----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管()使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管()后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的快速恢复二极管后可代用GT40T301。

(5) GT40T301----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101, 代用SGW25N120和GT40T101时请将原机配套该IGBT的快速恢复二极管拆除不装。

(6) GT60M303 ----东芝公司出品,耐压900V,电流容量25℃时120A,100℃时60A, 内部带阻尼二极管。

管子型号

最高耐压(V)

最大电流(A)

管内是否含有二极管

IRG4PH50UD

1200

24



ZQB35JA

1500

35



JHT20T120

1200

20



SKW15N120

1200

30



SKW25N120

1200

25



IRG4PC40U

600

40

-

IRG4PH40UD2-E

1200

41



IRG4PH50UD

1200

45

-

IKW25T120

1200

50



-

-

-

-

GT8Q101

1200

8

-

GT8Q191

1900

8



GT15Q101

1200

15



GT15Q102

1200

15



GT25Q101

1200

25



GT25Q102

1200

25



GT25Q301

1200

25



GT40Q321

1300

40



GT40Q322

1200

39

-

-

-

-

-

GT60N321

1500

60

-

GT40Q323

1200

39

-

GT40Q301

1500

40

-

GT40T101

1000

40



G40T101

1000

40



GT40T301

1300

40



-

-

-

-

GT15J101

1000

15



GT50J101

1000

50



GT50J102

1000

50



GT50J301

600

50



GT30J322

600

30



GT50J122

600

60



GT60J323

600

60

-

GT50J322

600

50

-

GT60M104

1000

60



GT60M301

1300

60



GT75AN—12

1200

75



CT60AM-18F

900

60

-

GT80J101

600

80



CT90AM-18

900

60

-

-

-

-

-

1MBH50-060

600

50

-

1MBH50D-100

1000

50

-

1MBH25-120

1200

25

-

1MBH60-100

1000

60

-

1MBH25D-120

1200

25

-

1MBH60D-100

1000

60

-

1XDP20N60B(D1)

600

20

-

1XGH45N120

1200

45

-

1XDH35N60B(D1)

600

45

-

1XGH15N120B

1200

15

-

1XDH20N120(D1)

1200

25

-

1XGH35N120B

1200

35

-

1XDH30N120(D1)

1200

38

-

1XGH16N170A

1700

16

-

1XDN55N120(D1)

1200

62

-

1XGH24N170A

1700

24

-

1XDH60N60B2(D1)

600

60

-

1XGH32N170A

1700

32

-

HGTG5N120BND

1200

21

-

HGTG18N120BND

1200

50

-

HGTG10N120BND

1200

35

-

HGTG20N120CND

1200

63



FGA15N120AND

1200

24

-

HGTG11N120CND

1200

43

-

FGA25N120AND

1200

40

-

FGA25N120ANTD

1200

25



FGL40N150D

1500

40



电磁炉一般均采用N型沟道功率场效应管,其相关参数为BVCBO≥1600V,BVCEO≥1000V,PCM≥100W,ICM≥7A,HFE≥40。常用的电磁炉用场效应管内部带阻尼二极管的型号有GT40N150D、GT40T301、SEC·G40N150D、ZON120ND、GT40T101、SQD35JA等。

内部不带阻尼二极管的型号有BT40T101、SGL40N150/150D等。在维修代换时,若采用不带阻尼二极管的功率场效应管,应在D、S极间加接一只阻尼二极管,该二极管必须是快恢复型阻尼二极管,其耐压应≥1500V。加接时正极接S极,负极接D极即可。参考型号如S5J53、BY4591500等。

在负载电磁线圈和功率管之间串一只100W的灯泡再通电试机,可以防止烧管。

GT40Q321, FGL40N150D,  FGL60N170D,  FGA25N120,  SK25N120,  G40N150D, FGA25N135,  1MBH25D--120,GP20B120UD--E, IXGH20N120BDI,

以上功率管内部都带阻尼管,耐压都在1200V以上电流在20A以上只要电流相差不多都可以互相代换。

SGW25N120,K15T120。。。。。。。。。。。。。

以上的管子内部不带阻尼,如果要代换一上功率管时可以在电路板上安装2个以上的阻尼二极管耐压1200V以上,电流在8A以上。

内部不带阻尼二极管的型号有BT40T101、SGL40N150/150D等。在维修代换时,若采用不带阻尼二极管的功率场效应管,应在D、S极间加接一只阻尼二极管,该二极管必须是快恢复型阻尼二极管,其耐压应≥1500V。加接时正极接S极,负极接D极即可。参考型号如S5J53、BY4591500等。

电磁炉的关键元器件介绍 1、 大功率管IGBT(H20T120)



说明:(1)、IGBT为电磁炉电路控制核心元器件,使用温度为小于85℃。美的电磁炉所使用的IGBT器件,主要品牌为德国西门子。

(2)、作用:IGBT在电路中相当于一个高频开关管。

2、 整流桥堆(RS2006M)



说明:(1)、整流桥堆为电磁炉电路核心元器件,其规格参数为600V,20A。

(2)、作用:将交流电源转换为直流电源,产生直流高压。

3、 单片机(MCU)



说明:(1)、单片机为电磁炉电路控制核心元器件,美的电磁炉所使用的单片机器件,主要品牌为美国西摩托罗拉、韩国三星和现代、及日本东芝。

(2)、作用:为中央控制器,对整个电磁炉的运行状态进行控制。

4、 热敏电阻



说明:(1)、热敏电阻为电磁炉电路核心测温元器件。

(2)、作用:对电磁炉加热锅具的温度检测和传递。

四 : 场效应管的参数符号

场效应管 -参数符号 Cds---漏-源电容Cdu---漏-衬底电容Cgd---栅-源电容Cgs---漏-源电容Ciss---栅短路共源输入电容Coss---栅短路共源输出电容CRSS---栅短路共源反向传输电容D---占空比(占空系数,外电路参数)di/dt---电流上升率(外电路参数)dv/dt---电压上升率(外电路参数)ID---漏极电流(直流)IDM---漏极脉冲电流ID(on)---通态漏极电流IDQ---静态漏极电流(射频功率管)IDS---漏源电流IDSM---最大漏源电流IDSS---栅-源短路时,漏极电流IDS(sat)---沟道饱和电流(漏源饱和电流)IG---栅极电流(直流)IGF---正向栅电流IGR---反向栅电流IGDO---源极开路时,截止栅电流IGSO---漏极开路时,截止栅电流IGM---栅极脉冲电流IGP---栅极峰值电流IF---二极管正向电流IGSS---漏极短路时截止栅电流IDSS1---对管第一管漏源饱和电流IDSS2---对管第二管漏源饱和电流Iu---衬底电流Ipr---电流脉冲峰值(外电路参数)gfs---正向跨导Gp---功率增益Gps---共源极中和高频功率增益GpG---共栅极中和高频功率增益GPD---共漏极中和高频功率增益ggd---栅漏电导gds---漏源电导K---失调电压温度系数Ku---传输系数L---负载电感(外电路参数)LD---漏极电感Ls---源极电感rDS---漏源电阻rDS(on)---漏源通态电阻rDS(of)---漏源断态电阻rGD---栅漏电阻rgs---栅源电阻Rg---栅极外接电阻(外电路参数)RL---负载电阻(外电路参数)R(th)jc---结壳热阻R(th)ja---结环热阻PD---漏极耗散功率PDM---漏极最大允许耗散功率PIN--输入功率POUT---输出功率PPK---脉冲功率峰值(外电路参数)to(on)---开通延迟时间td(off)---关断延迟时间ti---上升时间ton---开通时间toff---关断时间tf---下降时间trr---反向恢复时间Tj---结温Tjm---最大允许结温Ta---环境温度Tc---管壳温度Tstg---贮成温度VDS---漏源电压(直流)VGS---栅源电压(直流)VGSF--正向栅源电压(直流)VGSR---反向栅源电压(直流)VDD---漏极(直流)电源电压(外电路参数)VGG---栅极(直流)电源电压(外电路参数)Vss---源极(直流)电源电压(外电路参数)VGS(th)---开启电压或阀电压V(BR)DSS---漏源击穿电压V(BR)GSS---漏源短路时栅源击穿电压VDS(on)---漏源通态电压VDS(sat)---漏源饱和电压VGD---栅漏电压(直流)VSU---源衬底电压(直流)VDU---漏衬底电压(直流)VGu---栅衬底电压(直流)Zo---驱动源内阻η---漏极效率(射频功率管)Vn---噪声电压aID---漏极电流温度系数ards---漏源电阻温度系数
本文标题:场效应管的参数-场效应管的主要参数
本文地址: http://www.61k.com/1162581.html

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