大功率MOS場效應管在中波發(fā)射機中的應用

陳 建

（作者單位：新疆廣播電影電視局六三一臺）

大功率MOS場效應管在中波發(fā)射機中的應用

陳 建

（作者單位：新疆廣播電影電視局六三一臺）

本文在介紹分析大功率MOS場效應管的基礎上，對大功率MOS場效應管在中波發(fā)射機中的應用進行分析論述，以促進全固態(tài)中波發(fā)射機的推廣應用和發(fā)展進步。

大功率MOS場效應管；中波發(fā)射機；應用

與傳統(tǒng)電子管中波發(fā)射機相比，全固態(tài)中波發(fā)射機作為一種應用全固態(tài)化技術實現(xiàn)的中波發(fā)射機在實際應用中作用優(yōu)勢更為突出，而全固態(tài)化技術得以發(fā)展應用的關鍵則是大功率場效應管。大功率MOS場效應管是一種由金屬氧化物合成半導體的場效應晶體管，它在全固態(tài)中波發(fā)射機中的應用實現(xiàn)，不僅能夠借助自身的優(yōu)勢使整個射頻功率放大器處于開關運行的工作狀態(tài)，以提升中波發(fā)射機的整體工作效率。同時，還能夠通過射頻發(fā)射機射頻功率放大器的低電壓工作運行特征，來保障整個設備的穩(wěn)定工作運行狀態(tài)，從而減少設備運行中出現(xiàn)的問題，控制設備的運行維護成本，具有突出作用和優(yōu)勢。

1　大功率MOS場效應管的結構原理與工作性能分析

1.1大功率MOS場效應管的結構原理

大功率MOS場效應管主要應用于全固態(tài)中波發(fā)射機的功放模塊，比較常用的大功率MOS場效應管主要有IRF350以及IRF250兩種類型，這兩種大功率MOS場效應管都屬于N溝道增強型MOS場效應管。通常情況下，在MOS場效應管中不僅設置有一個具有較低摻雜濃度的P型硅片襯底，而且還具有兩個高摻雜N型區(qū)，在高摻雜N型區(qū)中還設置有源極和漏極兩個極。此外，在P型硅片襯底的表面還設置有一層二氧化硅絕緣層，并在二氧化硅絕緣層噴涂一層金屬鋁，就形成了一個柵極，這樣一來，MOS場效應管中的漏極、源極以及柵極之間都具有相互絕緣的關系。因此，在MOS場效應管工作運行時就需要在柵源以及漏源之間分別增加設置一個正向電壓，以確保MOS場效應管的正常工作與運行。如圖1所示，即為MOS場效應管的結構原理示意圖。

圖1　MOS場效應管的結構原理示意圖

1.2MOS場效應管的工作性能介紹

根據上述對MOS場效應管的結構原理分析可知，MOS場效應管的工作運行狀態(tài)與場效應管結構電壓之間有著很大關系，而MOS場效應管結構電壓主要包含柵極與源極之間以及漏極與源極之間增加的正向電壓，而電壓大小不同，對MOS場效應管的工作運行影響也不同。

首先，如果柵極與源極之間增加的正向電壓為零，由于漏極與源極之間沒有設置相應的導電溝道，那么漏極電流也為零。根據MOS場效應管的結構原理可知，在柵極與源極正向電壓為零時，就會促使MOS場效應管的源極、漏極以及P型硅片襯底之間形成兩個相應的反向串聯(lián)PN結，這樣一來，即使漏極與源極之間增加正向電壓，也會因MOS場效應管漏極與P型硅片襯底之間的反向PN結而截止，從而導致漏極電流為零。

其次，如果柵極與源極之間增加的正向電壓大于零，就會促使MOS場效應管的柵極與P型硅片襯底之間形成一個與半導體表面相互垂直且從柵極流向P型硅片襯底的電場，并且在柵極與源極正向電壓增加到一定程度時，由于MOS場效應管絕緣體與P型硅片襯底之間形成較多的電子，從而就會形成一個N型薄層，導致MOS場效應管的漏極與源極之間形成一個電子導電溝道。因此，在增加漏極與源極正向電壓后，導電溝道中就會產生相應的電流，而漏極電流剛出現(xiàn)情況下的柵極與源極增加電壓，則被稱為是開啟電壓。

最后，在柵極與源極增加電壓高于開啟電壓時，隨著柵源電壓增加，柵極與P型號硅片襯底之間形成的電場也會變強，所形成導電溝道就會變窄，而導電溝道中的電阻則會減小，溝道電流增加。根據這一工作運行規(guī)律，在MOS場效應管工作運行中，就可以通過對柵源電壓的控制，來實現(xiàn)溝道電阻以及相應電流大小的控制，從而控制MOS場效應管的工作運行狀態(tài)。

2　大功率MOS場效應管在中波發(fā)射機中的應用分析

一般情況下，大功率MOS場效應管主要應用于全固態(tài)中波發(fā)射機的功放模塊，并且MOS場效應管類型不同，其在全固態(tài)中波發(fā)射機功放模塊的具體應用設置也存在著一定區(qū)別。如圖2所示，分別為IRF350與IRF250MOS場效應管在全固態(tài)中波發(fā)射機功放模塊的設置應用示意圖。

圖2　IRF350MOS場效應管在中波發(fā)射機功放設設置應用示意圖

上圖中兩個中波發(fā)射機的功率均為10kW。根據上圖2可以看出，在10kWDAM中波發(fā)射機中，共設置有4個大功率MOS場效應管，并且各場效應管之間是通過電橋形式連接實現(xiàn)的，在中波發(fā)射機工作運行中，四個大功率MOS場效應管是借助丁類開關以放大方式進行工作運行的。而圖3中，為保證中波發(fā)射機的穩(wěn)定運行，其功放模塊共設置16路完全相同的功放，以確保在一路功放損壞情況下，其他功放能夠正常工作運行，不影響中波發(fā)射機的正常工作與穩(wěn)定運行。

圖3　IRF250MOS場效應管在中波發(fā)射機功放模塊的等效電路連接圖

此外，需要注意的是，中波發(fā)射機中所應用的大功率MOS場效應管多以短路故障為主，在實際應用與維護中，可以通過萬用表對其損壞情況進行測量確認，一旦場效應管各級電阻為零，就表示已經發(fā)生損壞，就可以通過更換場效應管，來確保中波發(fā)射機的穩(wěn)定工作與運行。

3　結語

隨著全固態(tài)中波發(fā)射機的越來越廣泛應用，對大功率MOS場效應管在中波發(fā)射機中的應用進行研究分析，不僅有利于促進其進一步推廣和應用實現(xiàn)，而且對促進其技術手段的發(fā)展提升也有著積極作用和意義。

［1］山·烏英.金屬氧化物半導體場效應管在全固態(tài)中波發(fā)射機中的應用［J］.電子制作，2015（2）.

［2］石易立.一種互補對稱MOS電路在大功率太陽能控制器中的應用［J］.南通航運職業(yè)技術學院學報，2015（3）.

［3］張雯.DX-200中波發(fā)射機調制編碼板電源故障淺析及應急處理DX-200中波發(fā)射機調制編碼板電源故障淺析及應急處理［J］.通訊世界，2015（8）.

［4］任林，楊振，龐代亮.大功率MOS功放管在全固態(tài)電視發(fā)射機中的應用［J］.衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2010（16）.

［5］孫寶才.全固態(tài)中波發(fā)射機預防性維護檢查方法及故障處理流程［J］.西部廣播電視，2015（4）.