场效应管发热

场效应管简介

场(chang)(chang)效(xiao)应晶体管(guan)(guan)（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称(cheng)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)(guan)。主要有两种类(lei)型(xing)(xing)（junction FET—JFET)和金属(shu) - 氧化(hua)物半导(dao)(dao)体场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)(guan)（metal-oxide semiconductor FET，简称(cheng)MOS-FET）。由(you)多数(shu)载流子参(can)与导(dao)(dao)电，也称(cheng)为(wei)单(dan)极(ji)型(xing)(xing)晶体管(guan)(guan)。它属(shu)于电压控制(zhi)型(xing)(xing)半导(dao)(dao)体器(qi)件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声(sheng)小、功耗低、动(dong)态范围大、易于集成、没(mei)有二次击穿现(xian)象、安全(quan)工作区域宽等(deng)优点，现(xian)已成为(wei)双极(ji)型(xing)(xing)晶体管(guan)(guan)和功率晶体管(guan)(guan)的强大竞争(zheng)者。

场效应(ying)管（FET）是利(li)用控制输入回(hui)路的电(dian)(dian)场效应(ying)来控制输出回(hui)路电(dian)(dian)流(liu)的一种半(ban)导体器件，并以此命名。由于(yu)它仅靠半(ban)导体中的多数(shu)载流(liu)子(zi)导电(dian)(dian)，又(you)称(cheng)单极型晶(jing)体管。

场效应管发热严重的原因详解

1、电(dian)路(lu)设计的(de)(de)问题，就是(shi)让MOS管(guan)工作在(zai)线性的(de)(de)工作状态(tai)，而(er)(er)不(bu)是(shi)在(zai)开(kai)(kai)关状态(tai)。这也(ye)是(shi)导致(zhi)MOS管(guan)发(fa)热的(de)(de)一(yi)个原(yuan)因。如果N-MOS做开(kai)(kai)关，G级电(dian)压(ya)要比电(dian)源高几V，才(cai)能完全(quan)导通，P-MOS则相反。没有(you)完全(quan)打开(kai)(kai)而(er)(er)压(ya)降过大造成功率消耗(hao)，等效直(zhi)流阻抗比较大，压(ya)降增大，所以U*I也(ye)增大，损耗(hao)就意味着发(fa)热。这是(shi)设计电(dian)路(lu)的(de)(de)最忌(ji)讳的(de)(de)错误(wu)；

2、频率太高，主要是有时过分追求体积，导致频率提高，MOS管(guan)上的损耗(hao)增大(da)(da)了，所以(yi)发热也加大(da)(da)了；

3、没有做(zuo)好(hao)足(zu)(zu)够(gou)的(de)(de)散(san)热(re)设(she)计(ji)，电(dian)流太高，MOS管标称(cheng)的(de)(de)电(dian)流值，一般需要(yao)良好(hao)的(de)(de)散(san)热(re)才能(neng)达(da)到。所以ID小于最大(da)电(dian)流，也可能(neng)发热(re)严重(zhong)，需要(yao)足(zu)(zu)够(gou)的(de)(de)辅助散(san)热(re)片(pian)；

4、MOS管的选型有误(wu)，对功率判断有误(wu)，MOS管内阻没(mei)有充分考(kao)虑，导致开关阻抗增大(da)。

如何解决场效应管发热问题？

如果发(fa)现(xian)MOS管发(fa)热很严重，为了(le)解(jie)决(jue)MOS管发(fa)热问(wen)题(ti)(ti)，要准确(que)判断是(shi)否(fou)(fou)是(shi)这些原因造成，最重要的(de)是(shi)进行正(zheng)确(que)的(de)测(ce)试，才(cai)能(neng)发(fa)现(xian)问(wen)题(ti)(ti)所在。通过(guo)这次解(jie)决(jue)这个(ge)MOS发(fa)热问(wen)题(ti)(ti)，发(fa)现(xian)正(zheng)确(que)选择关(guan)(guan)键(jian)点的(de)测(ce)试，是(shi)否(fou)(fou)和分(fen)析的(de)一致，才(cai)是(shi)解(jie)决(jue)问(wen)题(ti)(ti)之关(guan)(guan)键(jian)。

在(zai)进行开(kai)关电(dian)源测(ce)试中，除(chu)了用三用表测(ce)量控(kong)制电(dian)路其他器(qi)(qi)件的引脚(jiao)电(dian)压，比较重要的是用示(shi)波器(qi)(qi)测(ce)量相关的电(dian)压波形。当判断开(kai)关电(dian)源是否(fou)工作(zuo)正常(chang)，测(ce)试什么地(di)方才能反(fan)映出电(dian)源的工作(zuo)状态，变压器(qi)(qi)原边(bian)和(he)次级以(yi)及输出反(fan)馈是否(fou)合(he)理，开(kai)关MOS管是否(fou)工作(zuo)正常(chang)，PWM控(kong)制器(qi)(qi)输出端是否(fou)正常(chang)，包(bao)括脉冲(chong)的幅度和(he)占空比是否(fou)正常(chang)，等(deng)等(deng)。

测(ce)试点(dian)的合理选择(ze)非常重要，正确选择(ze)既安(an)全可靠测(ce)量(liang)，又能反映故障(zhang)的原因(yin)所在，迅(xun)速(su)查找(zhao)出原因(yin)。

分析这次MOS管故障的(de)(de)原因，根据开关电源以前的(de)(de)所了解的(de)(de)，一般(ban)引起MOS管发热的(de)(de)原因是：

1：驱动频率过高。

2：G极(ji)驱动(dong)电压不够。

3：通(tong)过漏极(ji)(ji)和源极(ji)(ji)的Id电流太高。

因此(ci)测试重点(dian)放在MOS管上，准确测试它的工(gong)作(zuo)状况，才是问题的根本。选择测试点(dian)如图(tu)：

Q1为(wei)(wei)功率开关MOS管，A点为(wei)(wei)漏极，B点为(wei)(wei)源(yuan)极，R为(wei)(wei)电流(liu)取样电阻，C点为(wei)(wei)接(jie)(jie)地端。把双(shuang)踪示(shi)波(bo)器(qi)的两个(ge)探头(tou)分别接(jie)(jie)到A和B点，两个(ge)探头(tou)接(jie)(jie)地端同时(shi)卡住(zhu)电阻R的接(jie)(jie)地端C处。

MOS管漏极测试A点波形

而从(cong)B点的波(bo)形(xing)(xing)可以看出(chu)，MOS管的源(yuan)极(ji)(ji)电(dian)(dian)压波(bo)形(xing)(xing)，这个(ge)波(bo)形(xing)(xing)是(shi)取样电(dian)(dian)阻R上的电(dian)(dian)压波(bo)形(xing)(xing)，能够反(fan)映出(chu)漏(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)流极(ji)(ji)其导通(tong)和截止时间等信息，如下(xia)图分析：

可以看出，每个周期中，开关(guan)MOS管导通时，漏极电流从起始到峰值(zhi)电流的过程。

取样(yang)电阻R的B测试点(dian)电压(ya)波形

A和(he)B点(dian)，这就是两个关键的(de)测试点(dian)，基本上(shang)反映(ying)了开关电源的(de)工(gong)作(zuo)状态和(he)故障所在，导(dao)通的(de)时(shi)候的(de)尖峰电压(ya)和(he)尖峰电流(liu)非常大，如果能(neng)够(gou)将导(dao)通的(de)尖峰电压(ya)和(he)尖峰电流(liu)消除(chu)，那(nei)么损耗(hao)能(neng)降一大半(ban)，MOS发(fa)热的(de)问题就能(neng)解决(jue)。当然(ran)也(ye)是发(fa)现MOS管工(gong)作(zuo)正常与否的(de)最直接反映(ying)。

通过(guo)测试(shi)结果分析后(hou)(hou)，改变栅(zha)极驱动电(dian)阻(zu)阻(zu)值，选(xuan)择合适的(de)(de)频率(lv)，给MOS管(guan)完全导通创造条件(jian)，MOS工作(zuo)后(hou)(hou)有(you)效的(de)(de)降(jiang)低(di)了尖(jian)峰电(dian)压，又选(xuan)择了内(nei)阻(zu)更小的(de)(de)MOS管(guan)，使在开关过(guo)程(cheng)中管(guan)子本身的(de)(de)压降(jiang)降(jiang)低(di)。同时合理选(xuan)择的(de)(de)散热器(qi)。经(jing)过(guo)这样处理后(hou)(hou)，重(zhong)新实验，让整(zheng)个(ge)电(dian)源正(zheng)常工作(zuo)后(hou)(hou)，加(jia)大负载到满负荷工作(zuo)，MOS管(guan)发热始终没有(you)超(chao)过(guo)50°，应该(gai)是比(bi)较理想。

在(zai)用(yong)示波(bo)器测试过(guo)程中，要(yao)特(te)别(bie)注(zhu)意这两个测试点的(de)波(bo)形，在(zai)逐步升高(gao)输入电(dian)压的(de)时候，如(ru)果(guo)(guo)发现峰(feng)(feng)值电(dian)压或者峰(feng)(feng)值电(dian)流超过(guo)设计(ji)范围，并(bing)注(zhu)意MOS管发热情(qing)况，如(ru)果(guo)(guo)异常，应该立(li)刻关闭电(dian)源，查找(zhao)原因(yin)所在(zai)，防止MOS管损坏。

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