绝缘栅型场效应管实用检测方法与技巧

绝缘栅型场效应管实用检测方法与技巧,FET detection

绝缘栅型场效应管(MOSFET)除了放大能力稍弱，在导通电阻、开关速度、噪声及抗干扰能力等方面较双极型三极管均有着明显的优势。

由于输入阻抗极高，MOSFET管栅极微量感应电荷产生的电势足以击穿绝缘层而损坏器件。过去许多介绍绝缘栅型场效应管的资料中，一般都需要用捆扎(短接)器件的三只管脚，待MOS管焊接到电路板之后再剪去捆扎线如图1所示，使用非常烦琐。

目前市场上销售的MOS管的种类、封装很多，如图2所示。

其中的大多数MOS管，尤其是功率型MOS管，内部集成有完善的保护环节，使用起来与双极型三极管一样方便。不过，保护单元的存在却又使得MOS管内部结构变得更加复杂，测试方法也与传统双极型三极管大相径庭。

一、基本类型MOS管测试

MOS管内部的保护环节有多种类型，这就决定了测量过程存在着多样性，常见的NMOS管内部结构如图3、图4所示。

图3、图4所示NMOS管的D-S间均并联有一只寄生二极管(InternalDiode)。与图3稍有不同，图4所示NMOS管的G-S之间还设计了一只类似于双向稳压管的元件"保护二极管"，由于保护二极管的开启电压较高，用万用表一般无法测量出该二极管的单向导电性。因此，这两种管子的测量方法基本类似，具体测试步骤如下：

1．MOS管栅极与漏、源两极之间绝缘阻值很高，因此在测试过程中G-D、G-S之间均表现出很高的电阻值。而寄生二极管的存在将使D、S两只管脚间表现出正反向阻值差异很大的现象。选择指针万用表的R×1kΩ挡，轮流测试任意两只管脚之间的电阻值。当指针出现较大幅度偏转时，与黑笔相接的管脚即为NMOS管的S极，与红笔相接的管脚为漏极D，剩余第3脚则为栅极G，如图5所示。

2．短接G、D、S三只电极，泄放掉G-S极间等效结电容在前面测试过程中临时存储电荷所建立起的电压UGS。图4所示MOS管的G-s极间接有双向保护二极管，可跳过这一步。

3．万用表电阻挡切换到的R×10kΩ挡(内置9V电池)后调零。将黑笔接漏极D、红笔接源极S，经过上一步的短接放电后，UGS降为0V，MOS管尚未导通，其D-S间电阻RDS为∞，故指针不会发生偏转，如图6所示。

4．有以下两种方法能够对MOS管的质量与性能作出准确的判断：第一种方法：

①用手指碰触G-D极，此时指针向右发生偏转，如图7所示。手指松开后，指针略微有一些摆动。
②用手指捏住G-S极，形成放电通道，此时指针缓慢回转至电阻∞的位置，如图8所示。

图4所示MOS管的G-S间接有保护二极管，手指撤离G-D极后即使不去接触G-S极，指针也将自动回到电阻∞的位置。值得注意的是，测试过程中手指不要接触与测试步骤不相关的管脚，包括与漏极D相连的散热片，避免后续测量过程中因万用表指针偏转异常而造成误判。第二种方法：

①用红笔接源极S，黑笔接栅极G，对G-S之间的等效结电容进行充电，此时可以忽略万用表指针的轻微偏转，如图9所示。

②切换到R×1Ω挡，换挡后须及时对挡位进行调零。将红笔接到源极S，黑笔移到漏极D，此时MOS管的D-S极导通。根据MOS管类型的不同，万用表指针停留在十几欧姆至零点几欧姆不等的位置，如图10所示。

③交换黑笔与红笔的位置，万用表所指示的电阻值基本不变，说明此时MOS管的D-S极已经导通。当前万用表所指示的电阻值近似为D-S极导通电阻RDS(on)。因测试条件所限，这里得到的RDS(on)值往往比手册中给出的典型值偏大。

对于图4所示的。MOS管，因G-S间保护二极管的存在，万用表指针在接近零刻度位置后，将自动回复到电阻∞位置。

5．放大能力(跨导)的估测

判断NMOS管跨导性能时，选择万用表的R×10kΩ电阻挡，此时表内电压较高。对于垂直沟道的VMOS管(如2SJ353)，用R×1kΩ挡即可完成所有的测试功能。

将万用表红表笔接源极S、黑表笔接漏极D，相当于在D-S之间加上一个9V的电压。此时栅极开路，当用手指或镊子接触栅极G并停顿几秒时，指针会缓慢地偏转到满刻度的1／3～1／2处。指针偏转角度越大，MOS管的跨导值越高。如果被测管的跨导很小，用此法测试时指针偏转幅度很小。

二、特殊小功率MOS管的测试

图3所示MOS管在目前使用较广，典型器件如NMOS型的IRF740、IRF830、PMOS型的IRF9630等。图4所示的MOS管以NMOS型居多，2SKl548、FS3KMl6A为这类MOS器件的典型代表。此外，还有一类比较特殊的MOS管，这类MOS管的栅极G在并联保护二极管的同时还集成有一只电阻，结构如图11所示。

图11所示的MOS管在小功率器件中采用较多，如常见的2SK1825。这类NMOS管与前述两种MOS管的测试方法区别较大，正确的测试步骤如下。 1．切换到万用表的R×1kΩ挡，将黑笔与某只引脚相接，红笔分别与其余两只引脚相接进行阻值测量，若两次测试过程中指针均出现较大幅度的偏转，则与黑笔相连的管脚即为源极S。这主要是由于MOS管内部集成有两只保护二极管的缘故。

2．为了区分漏极D与栅极G，接下来可参考NPN三极管集电极C与发射极E的识别程序进行测试：

①假设剩余管脚中的某一只为漏极D并将其与黑笔相接，红笔则接假设的栅极G；

②用手指捏住假设的栅极G与漏极D，观察指针的偏转情况。若指针偏转幅度较大，则与黑笔相接的管脚即为漏极D，与红笔相接的则为栅极，测试原理如图12所示。

三、型号不明的MOS管的测量

PMOS管的测量原则和方法与NMOS管类似，在测量过程中应注意将表笔的顺序颠倒。

但是，对于型号不明的MOS管，通过检测单向导电性往往只能判断出其中哪一只管脚为栅极，而不能直接识别管子的极性和D、S极。对此，合理的测试方法如下：

1．万用表取R×1kΩ挡，在观察到单向导电性之后，交换两只表笔的位置；

2．将万用表切换至R×10kΩ挡，保持黑笔不动，将红笔移到栅极G停留几秒后再回到原位，若指针出现满偏，则该元件为PMOS管，且黑笔所接管脚为源极S、红笔所接为漏极D；

3．若第2步指针没有发生大幅度偏转，则保持红笔位置不变，将黑笔移到栅极G停留几秒后回到原位，若指针满偏则管子类型为NMOS，黑笔所接管脚为漏极D、红笔所接为源极S。

MOS管的种类较多，测试方法也不尽相同，实际工作中需要在充分掌握上述测试原则的基础上灵活地选择合适的测试方法。