陳 建

（作者單位：新疆廣播電影電視局六三一臺(tái)）

大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

陳 建

（作者單位：新疆廣播電影電視局六三一臺(tái)）

本文在介紹分析大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的基礎(chǔ)上，對(duì)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行分析論述，以促進(jìn)全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的推廣應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)步。

大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管；中波發(fā)射機(jī)；應(yīng)用

與傳統(tǒng)電子管中波發(fā)射機(jī)相比，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)作為一種應(yīng)用全固態(tài)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的中波發(fā)射機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中作用優(yōu)勢(shì)更為突出，而全固態(tài)化技術(shù)得以發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵則是大功率場(chǎng)效應(yīng)管。大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管是一種由金屬氧化物合成半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，不僅能夠借助自身的優(yōu)勢(shì)使整個(gè)射頻功率放大器處于開(kāi)關(guān)運(yùn)行的工作狀態(tài)，以提升中波發(fā)射機(jī)的整體工作效率。同時(shí)，還能夠通過(guò)射頻發(fā)射機(jī)射頻功率放大器的低電壓工作運(yùn)行特征，來(lái)保障整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定工作運(yùn)行狀態(tài)，從而減少設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，控制設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，具有突出作用和優(yōu)勢(shì)。

1　大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理與工作性能分析

1.1大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理

大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管主要應(yīng)用于全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的功放模塊，比較常用的大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管主要有IRF350以及IRF250兩種類(lèi)型，這兩種大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管都屬于N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。通常情況下，在MOS場(chǎng)效應(yīng)管中不僅設(shè)置有一個(gè)具有較低摻雜濃度的P型硅片襯底，而且還具有兩個(gè)高摻雜N型區(qū)，在高摻雜N型區(qū)中還設(shè)置有源極和漏極兩個(gè)極。此外，在P型硅片襯底的表面還設(shè)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(gè)柵極，這樣一來(lái)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管中的漏極、源極以及柵極之間都具有相互絕緣的關(guān)系。因此，在MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作運(yùn)行時(shí)就需要在柵源以及漏源之間分別增加設(shè)置一個(gè)正向電壓，以確保MOS場(chǎng)效應(yīng)管的正常工作與運(yùn)行。如圖1所示，即為MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖1　MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理示意圖

1.2MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作性能介紹

根據(jù)上述對(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理分析可知，MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作運(yùn)行狀態(tài)與場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)電壓之間有著很大關(guān)系，而MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)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(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作運(yùn)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(méi)有設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)電溝道，那么漏極電流也為零。根據(jù)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理可知，在柵極與源極正向電壓為零時(shí)，就會(huì)促使MOS場(chǎng)效應(yīng)管的源極、漏極以及P型硅片襯底之間形成兩個(gè)相應(yīng)的反向串聯(lián)PN結(jié)，這樣一來(lái)，即使漏極與源極之間增加正向電壓，也會(huì)因MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極與P型硅片襯底之間的反向PN結(jié)而截止，從而導(dǎo)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(huì)促使MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與P型硅片襯底之間形成一個(gè)與半導(dǎo)體表面相互垂直且從柵極流向P型硅片襯底的電場(chǎng)，并且在柵極與源極正向電壓增加到一定程度時(shí)，由于MOS場(chǎng)效應(yīng)管絕緣體與P型硅片襯底之間形成較多的電子，從而就會(huì)形成一個(gè)N型薄層，導(dǎo)致MOS場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與源極之間形成一個(gè)電子導(dǎo)電溝道。因此，在增加漏極與源極正向電壓后，導(dǎo)電溝道中就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)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(chēng)為是開(kāi)啟電壓。

最后，在柵極與源極增加電壓高于開(kāi)啟電壓時(shí)，隨著柵源電壓增加，柵極與P型號(hào)硅片襯底之間形成的電場(chǎng)也會(huì)變強(qiáng)，所形成導(dǎo)電溝道就會(huì)變窄，而導(dǎo)電溝道中的電阻則會(huì)減小，溝道電流增加。根據(jù)這一工作運(yùn)行規(guī)律，在MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作運(yùn)行中，就可以通過(guò)對(duì)柵源電壓的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)溝道電阻以及相應(yīng)電流大小的控制，從而控制MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作運(yùn)行狀態(tài)。

2　大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用分析

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

圖2　IRF350MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)功放設(shè)設(shè)置應(yīng)用示意圖

上圖中兩個(gè)中波發(fā)射機(jī)的功率均為10kW。根據(jù)上圖2可以看出，在10kWDAM中波發(fā)射機(jī)中，共設(shè)置有4個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，并且各場(chǎng)效應(yīng)管之間是通過(guò)電橋形式連接實(shí)現(xiàn)的，在中波發(fā)射機(jī)工作運(yùn)行中，四個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管是借助丁類(lèi)開(kāi)關(guān)以放大方式進(jìn)行工作運(yùn)行的。而圖3中，為保證中波發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，其功放模塊共設(shè)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(yùn)行，不影響中波發(fā)射機(jī)的正常工作與穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3　IRF250MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)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(jī)中所應(yīng)用的大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管多以短路故障為主，在實(shí)際應(yīng)用與維護(hù)中，可以通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)其損壞情況進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)，一旦場(chǎng)效應(yīng)管各級(jí)電阻為零，就表示已經(jīng)發(fā)生損壞，就可以通過(guò)更換場(chǎng)效應(yīng)管，來(lái)確保中波發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作與運(yùn)行。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的越來(lái)越廣泛應(yīng)用，對(duì)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管在中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，不僅有利于促進(jìn)其進(jìn)一步推廣和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)促進(jìn)其技術(shù)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(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用［J］.電子制作，2015（2）.

［2］石易立.一種互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)MOS電路在大功率太陽(yáng)能控制器中的應(yīng)用［J］.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（3）.

［3］張?chǎng)?DX-200中波發(fā)射機(jī)調(diào)制編碼板電源故障淺析及應(yīng)急處理DX-200中波發(fā)射機(jī)調(diào)制編碼板電源故障淺析及應(yīng)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(jī)中的應(yīng)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(jī)預(yù)防性維護(hù)檢查方法及故障處理流程［J］.西部廣播電視，2015（4）.