場效應管知識-話說場效應管的導通電阻-KIA MOS管

話說場效應管的導通電阻

由于CRT彩電很少用到場效應管，尤其是體積較小的貼片場效應管，因此部分工作者在初次檢修液晶電視時，對貼片場效應管能控制數(shù)安培的電流有點不可理解，下面就談談對場效應管導通電阻的認識。

半導體技術的飛速發(fā)展，使場效應管的性能大幅度提高，其中最重要的是導通電阻達到毫歐數(shù)量級（1Ω=1000mΩ，一根直徑0.5mm，長度為25cm的銅線，電阻約為22mΩ）。場效應管的導通電阻是指在G、S極間加上一個偏壓（N溝道為G＋、S-、P溝道為G-、S＋），場效應管導通時，D、S極間的電阻值。

導通電阻這個參數(shù)在低壓大電流場合尤其重要，甚至比耐壓和電流指標還重要，所以尼克森公司的貼片低壓場效應管就直接用導通電阻的數(shù)值來作產品型號，如“P2804”就是指該型場效應管的導通電阻為28mΩ，耐壓為40V。同理，“P4404”就是指導通電阻為44mΩ，耐壓為40V。

當場效應管導通時，通過D、S極的電流會在導通電阻上產生壓降，根據(jù)焦耳定律可知：損耗在場效應管上的功率和導通電阻成正比，當導通電阻為1Ω時，通過5A電流，就有25W功耗，對于T0-220封裝的管子，就需配上大于25cm×25cm的散熱片，這樣才能長期工作；當導通電阻為0.05Ω（50mΩ）時，功耗小至1.25W，此時不用外加散熱片，利用線路板上面積較大的銅箔散熱，就能穩(wěn)定長期工作。

現(xiàn)在部分貼片場效應管導通電阻已低至20mΩ，此時不用散熱片也可以正常工作。有人說液晶電視中電源控制場效應管導通后，D、S極間沒有電壓，對此感到迷惑。實際上，DS極間有很小的電壓，只不過非常小而已，如電流為1A，導通電阻為30MΩ，電壓降就是0.03V。

不同結構的場效應管導通電阻差別很大，在通常情況下，耐壓越高，導通電阻就越大，如液晶電視背光板常用的N溝道＋P溝道組合管P2504，耐壓40V，電流18A，導通電阻25mΩ；用于CRT彩電電源管2SK2645，耐壓600V，電流9A，功率50W，導通電阻1.2Ω; 2SK2647，耐壓800V ， 4從40W，導通電阻4Ω。

P溝道管比同規(guī)格N溝道管的導通電阻要大1倍左右，電流也小一些，所以開關電源都用N溝道管，但直流低電壓控制管大多用P溝道管，因為P溝道管的S極接電源輸入端，只要電源電壓在5V左右，G極就可以直接由CPU控制，CPU輸出低電平就可以使P溝道管導通，而N溝道管G極電壓要高于輸出電壓5V～10V才能導通，那么CPU輸出要經(jīng)過電平轉換才能控制N溝道管，電路較復雜。

當場效應管工作于高頻開關狀態(tài)時，如用于開關電源、逆變器中時，由于高速開啟和關閉都需要時間，都會產生功耗（頻率越高，開／關功耗越大），因此導通電阻不是產生功耗的唯一來源，上述計算功耗的方法并不適用于此。隨著制造工藝的發(fā)展，場效應管可以適應的頻率越來越高，開關電源的電感、電容體積也越來越小。

在液晶電視主板上，有好幾個體積微小的DC-DC變換器，工作頻率達數(shù)百千赫茲，輸出電流可達數(shù)安培，效率可達90%，甚至更高。

場效應管G、S極所加偏置電壓的大小也會影響導通電阻阻值，一般標稱值是在偏置電壓為10V時的阻值。當偏置電壓為3V時，導通電阻要比標稱值大1倍；當偏置電壓介于導通和截止的臨界點電壓時，管子就處于放大狀態(tài)。

從理論上說，場效應管工作原理和電子管相似，均是電壓控制型器件，G極輸入阻抗極高，激勵信號只需要電壓不需要電流，也就是無需驅動功率，所以液晶電視中作為低壓直流電源控制的場效應管可以直接由CPU控制，數(shù)十微安電流就可以控制數(shù)安培的電流，如圖1所示。

須注意的是，場效應管和電子管不一樣，場效應管G，S極間有一只數(shù)百皮法的電容（功率較大的，此電容容量可能為數(shù)千皮法）。在上述直流開／關控制電路中，這只電容對電路影響不大，但在工作頻率很高的開關電源中，這只電容會讓G極產生很大的充放電電流，如果激勵功率不夠，就會使充電時間拉長，也就是場效應管導通的過程變長；

關斷時，這一電容如放電緩慢，也會延遲關斷，從而引起功耗大幅增加，其結果是極易導致管子燒壞。所以當把場效應管用在功率較大、頻率較高的電路中時，要設有功率激勵電路，通常由NPN和PNP型三極管組合成推挽電路，以驅動場效應管。如果激勵電路有問題，會引起場效應管功耗大增甚至燒壞。

另外，液晶面板對場效應管的導通和關斷時間要求越快越好。如時間過長，就會出現(xiàn)明顯的拖尾現(xiàn)象。所以邏輯板上的VGH（導通電壓）值較高，一般大于15V;為了加速關斷，還要加上一個－6V左右的負電壓VGL。

溫度上升也會使導通電阻增加，此特性要求場效應管在溫度較高時降額使用。在實際使用中，場效應管可以直接并聯(lián)應用，當并聯(lián)中的某一個管子溫度高于其他管子時，這只管子的導通電阻就會較大，從而使流過它的電流下降，即可以自動平衡電流，從而大大提高其可靠性。對于普通雙極型三極管而言，溫度越高，導通電阻越小，流過的電流越大，這樣會形成惡性循環(huán)，最后燒壞管子。

當場效應管處于放大狀態(tài)時（如用于音響功放中），在輸出相同功率的情況下，工作電壓越高，通過D、S極間的電流就越小，導通電阻的功耗在整個功耗中所占比例也就越小，此時主要功耗等于加在D、S極間的電壓與通過的電流的積。在這種狀態(tài)下，管子能承受的功耗和管子的最大功率和溫升有關，有時要安裝巨大的散熱片才能正常工作，效率很低。

在實際的液晶彩電維修中，筆者認為檢修或更換場效應管及相關電路時，應注意以下幾點：

1．代換場效應管時須注意導通電阻這一參數(shù)，且耐壓值并非全是越高越好。并聯(lián)的場效應管參數(shù)要基本一致，最好換用同廠家同型號的。

2．如工作一會管子溫升過高，甚至燒壞管子，在排除負載問題后要檢查激勵電路，并注意這些場效應管的導通電阻值，不能相差太大。

3．安裝貼片場效應管時，要緊貼線路板，有散熱片的要和銅箔可靠焊接，連通的引腳最好用焊錫連成一體，以利散熱。

4．在高頻率工作的開關電源中，次級整流二極管須用肖特基二極管（導通電阻很小，工作頻率很高，但耐壓不高），濾波電容須用高品質電容。如用一般的高頻二極管和電解電容代替，會大大增加元件自身功耗，甚至燒壞元件，或根本不能工作。

5．場效應管導通電阻的測量可按圖2所示方法測量，電壓表要用數(shù)字表低擋位，表筆要接管子引腳，以避免引線誤差。若電壓表讀數(shù)為0.1v，則表明此管導通電阻為100mn。測P溝道場效應管時，交換電源正負極即可。圖中電源電壓VCC為10V～20V，但要求用穩(wěn)壓電源，輸出電流應大于1A;R1阻值為10Ω～20Ω（使流過D、S極間電流約為1A）。

注意：短時間測量時，不必給場效應管加散熱片。另外，若要求測試電路更簡單，則可不安裝47kΩ，并把1kΩ電阻用導線代替。

聯(lián)系方式：鄒先生

聯(lián)系電話：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號

請“關注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術幫助