大功率MOS场效应管在中波发射机中的应用

2015-10-18陈建

西部广播电视 2015年21期

关键词：场效应管全固态栅极

陈建

（作者单位：新疆广播电影电视局六三一台）

大功率MOS场效应管在中波发射机中的应用

陈建

（作者单位：新疆广播电影电视局六三一台）

本文在介绍分析大功率MOS场效应管的基础上，对大功率MOS场效应管在中波发射机中的应用进行分析论述，以促进全固态中波发射机的推广应用和发展进步。

大功率MOS场效应管；中波发射机；应用

与传统电子管中波发射机相比，全固态中波发射机作为一种应用全固态化技术实现的中波发射机在实际应用中作用优势更为突出，而全固态化技术得以发展应用的关键则是大功率场效应管。大功率MOS场效应管是一种由金属氧化物合成半导体的场效应晶体管，它在全固态中波发射机中的应用实现，不仅能够借助自身的优势使整个射频功率放大器处于开关运行的工作状态，以提升中波发射机的整体工作效率。同时，还能够通过射频发射机射频功率放大器的低电压工作运行特征，来保障整个设备的稳定工作运行状态，从而减少设备运行中出现的问题，控制设备的运行维护成本，具有突出作用和优势。

1　大功率MOS场效应管的结构原理与工作性能分析

1.1大功率MOS场效应管的结构原理

大功率MOS场效应管主要应用于全固态中波发射机的功放模块，比较常用的大功率MOS场效应管主要有IRF350以及IRF250两种类型，这两种大功率MOS场效应管都属于N沟道增强型MOS场效应管。通常情况下，在MOS场效应管中不仅设置有一个具有较低掺杂浓度的P型硅片衬底，而且还具有两个高掺杂N型区，在高掺杂N型区中还设置有源极和漏极两个极。此外，在P型硅片衬底的表面还设置有一层二氧化硅绝缘层，并在二氧化硅绝缘层喷涂一层金属铝，就形成了一个栅极，这样一来，MOS场效应管中的漏极、源极以及栅极之间都具有相互绝缘的关系。因此，在MOS场效应管工作运行时就需要在栅源以及漏源之间分别增加设置一个正向电压，以确保MOS场效应管的正常工作与运行。如图1所示，即为MOS场效应管的结构原理示意图。

图1　MOS场效应管的结构原理示意图

1.2MOS场效应管的工作性能介绍

根据上述对MOS场效应管的结构原理分析可知，MOS场效应管的工作运行状态与场效应管结构电压之间有着很大关系，而MOS场效应管结构电压主要包含栅极与源极之间以及漏极与源极之间增加的正向电压，而电压大小不同，对MOS场效应管的工作运行影响也不同。

首先，如果栅极与源极之间增加的正向电压为零，由于漏极与源极之间没有设置相应的导电沟道，那么漏极电流也为零。根据MOS场效应管的结构原理可知，在栅极与源极正向电压为零时，就会促使MOS场效应管的源极、漏极以及P型硅片衬底之间形成两个相应的反向串联PN结，这样一来，即使漏极与源极之间增加正向电压，也会因MOS场效应管漏极与P型硅片衬底之间的反向PN结而截止，从而导致漏极电流为零。

其次，如果栅极与源极之间增加的正向电压大于零，就会促使MOS场效应管的栅极与P型硅片衬底之间形成一个与半导体表面相互垂直且从栅极流向P型硅片衬底的电场，并且在栅极与源极正向电压增加到一定程度时，由于MOS场效应管绝缘体与P型硅片衬底之间形成较多的电子，从而就会形成一个N型薄层，导致MOS场效应管的漏极与源极之间形成一个电子导电沟道。因此，在增加漏极与源极正向电压后，导电沟道中就会产生相应的电流，而漏极电流刚出现情况下的栅极与源极增加电压，则被称为是开启电压。

最后，在栅极与源极增加电压高于开启电压时，随着栅源电压增加，栅极与P型号硅片衬底之间形成的电场也会变强，所形成导电沟道就会变窄，而导电沟道中的电阻则会减小，沟道电流增加。根据这一工作运行规律，在MOS场效应管工作运行中，就可以通过对栅源电压的控制，来实现沟道电阻以及相应电流大小的控制，从而控制MOS场效应管的工作运行状态。

2　大功率MOS场效应管在中波发射机中的应用分析

一般情况下，大功率MOS场效应管主要应用于全固态中波发射机的功放模块，并且MOS场效应管类型不同，其在全固态中波发射机功放模块的具体应用设置也存在着一定区别。如图2所示，分别为IRF350与IRF250MOS场效应管在全固态中波发射机功放模块的设置应用示意图。

图2　IRF350MOS场效应管在中波发射机功放设设置应用示意图

上图中两个中波发射机的功率均为10kW。根据上图2可以看出，在10kWDAM中波发射机中，共设置有4个大功率MOS场效应管，并且各场效应管之间是通过电桥形式连接实现的，在中波发射机工作运行中，四个大功率MOS场效应管是借助丁类开关以放大方式进行工作运行的。而图3中，为保证中波发射机的稳定运行，其功放模块共设置16路完全相同的功放，以确保在一路功放损坏情况下，其他功放能够正常工作运行，不影响中波发射机的正常工作与稳定运行。