MOS管知識|VMOS場效應(yīng)管是什么?-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-11-16
VMOS場效應(yīng)管(VMOSFET)簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管,其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來的高效、功率開關(guān)器件。
它不僅繼承了MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高(≥108W)、驅(qū)動電流小(0.1μA左右),還具有耐壓高(最高1200V)、工作電流大(1.5A~100A)、輸出功率高(1~250W)、跨導的線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性。
正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點集于一身,因此在電壓放大器(電壓放大倍數(shù)可達數(shù)千倍)、功率放大器、開關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。
VMOS場效應(yīng)功率管具有極高的輸入阻抗及較大的線性放大區(qū)等優(yōu)點,尤其是其具有負的電流溫度系數(shù),即在柵-源電壓不變的情況下,導通電流會隨管溫升高而減小,故不存在由于“二次擊穿”現(xiàn)象所引起的管子損壞現(xiàn)象。因此,VMOS管的并聯(lián)得到廣泛應(yīng)用。
眾所周知,傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上,其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同,從圖1上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點:第一,金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu);第二,具有垂直導電性。
由于漏極是從芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流動,而是自重摻雜N+區(qū)(源極S)出發(fā),經(jīng)過P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū),最后垂直向下到達漏極D。電流方向如圖中箭頭所示,因為流通截面積增大,所以能通過大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層,因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應(yīng)管。
國內(nèi)生產(chǎn)VMOS場效應(yīng)管典型產(chǎn)品有VN401、VN672、VMPT2等。
下面介紹檢測VMOS管的方法
1.判定柵極G
將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大,并且交換表筆后仍為無窮大,則證明此腳為G極,因為它和另外兩個管腳是絕緣的。
2.判定源極S、漏極D
由圖1可見,在源-漏之間有一個PN結(jié),因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極。
3.測量漏-源通態(tài)電阻RDS(on)
將G-S極短路,選擇萬用表的R×1檔,黑表筆接S極,紅表筆接D極,阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。
由于測試條件不同,測出的RDS(on)值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。
4.檢查跨導
將萬用表置于R×1k(或R×100)檔,紅表筆接S極,黑表筆接D極,手持螺絲刀去碰觸柵極,表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)愈大,管子的跨導愈高。
注意事項:
(1)VMOS管亦分N溝道管與P溝道管,但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對于P溝道管,測量時應(yīng)交換表筆的位置。
(2)有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護二極管,本檢測方法中的1、2項不再適用。
(3)目前市場上還有一種VMOS管功率模塊,專供交流電機調(diào)速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊,內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只,構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
(4)現(xiàn)在市售VNF系列(N溝道)產(chǎn)品,是美國Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場效應(yīng)管,其最高工作頻率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信號低頻跨導gm=2000μS。適用于高速開關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
(5)使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例,該管子加裝140×140×4(mm)的散熱器后,最大功率才能達到30W。
(6)多管并聯(lián)后,由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加,使放大器的高頻特性變壞,通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此,并聯(lián)復(fù)合管管子一般不超過4個,而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。
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