高频大功率场效应管的原理及在全固态发射机中的应用

程燕翎

（新疆广电局633台，新疆，阿勒泰，836500）

摘 要：随着科学技术的飞速发展，我国广播事业也获得了持续的进步，为了能够提高发射机的使用性能，延长发射机的使用寿命，绝大多数广播电台开始使用全固态发射机以代替原有的电子管发射机以减少发射极的能耗，提高发射机的工作质量。高频大功率场效应管在全固态发射机使用过程中有着至关重要的作用，直接决定全固态发射机是否能够顺利工作，本文主要针对高频大功率场效应管的原理以及在全固态发射机中的作用进行深入探究。

关键词：高频大功率；场效应管；全固态发射机

高频大功率场效应管随着制造业和科学技术的持续进步，在全固态发射机中的应用更加广泛，使得广播发射机的全固态化得以飞速发展。高频大功率场效应管作为全固态发射机的核心元件，对于全固态发射机功能的有效发挥有着关键影响。因此，需要加强对高频大功率场效应管工作原理及结构的研究。

一、场效应管及全固态发射机概述

1.高频大功率场效应管的主要特点

中波全固态发射机的有效应用极大地减少了广播单位设备管理与运营所需要消耗的成本，提高了广播节目的播出质量和播出效果，对于广播的事业的持续稳定发展有十分重要的作用。中波全固态发射机的工作状态直接与大功率场效应管的功率合成息息相关，只有加强对大功率场效应管原理以及工作方式的研究，才能够使得中波全固态发射机更好的工作。场效应管可以利用控制输入回路的电场效应对回路电流进行输出控制，是一种半导体元件，场效应管具有明显的转移性特征。当设备发生漏电现象时，可以通过场效应管的栅极电压对漏极电流进行有效控制。其次，场效应管可以利用多数载流子进行导电，场效应晶体管在运行过程中并不会产生高温，有着良好的抗辐射性能。相对于其他电子元件设备来说，场效应管具有更好的稳定性和安全性。同时，场效应管也具有输出性的特点，一般情况下，高频大功率场效应管放大电路的电压放大系数要小于三极管组成的电压放大系数，在运行过程中并不会出现不规则运动状态的运动电子。相对来说大功率场效应管的噪声较低，电子在扩散和运动期间不会产生散粒噪声的问题。

2.场效应管的结构与原理

场效应管在N型半导体棒制作一个薄层P型区，同时加之反向电压，P区起到的是控制的作用，又被称之为栅极。半导体棒的左端是多数载流子的源头，称之为源极。电子从右端泄露出去，右端称为漏极，用D表示。当有反向电压加到栅极上时，。漏极间可以导通很大的电流，栅极电流比较小，所以电流增益比较大，线路电压增益也很大。由此可见，场效应晶体管是一种功率增益比较大的器件，根据场效应晶体管的结构可以将其分为金属氧化物半导体场效应管以及结型场效应管两种。当前国内比较通用的高频大功率场效应管多是采用的金属氧化物半导体场效应晶体管，金属氧化物半导体场效应晶体管是通过表面静电感应进行电导沟通控制，也常被称之为表面场效应管。根据场效应管的导电类型又可以将不同结构的场效应管分成N型沟道和P型沟道^[1]。

场效应管作为一种电压控制器件，可以通过电压输入的改变对输出电流进行有效控制，整体工作期间对于信号源的功率消耗非常小，具有内阻小，输入阻抗高，动态范围大，抗干扰能力强，输出功率大，增益高，开关特性等优势。但场效应管也存在易击穿、耐压低、易损坏的特征。场效应晶体管的绝缘层比较薄，当带有电荷的物体靠近场效应晶体管的栅极时，在场效应管的衬底和栅极部位会出现感应电荷，而由于绝缘层衬底以及栅极所组成的电容量很小，输入电阻在非常高的情况下，容易出现感应电荷造成的高电压而击穿场效应管的绝缘层，影响场效应管功能的有效发挥，甚至会造成场效应管的损坏。因此，在实际使用高频大功率场效应管的过程中，需要加强对场效应管的保存以及取用方法的探究，对场效应管进行合理的养护以及科学的使用，减少由于人为问题所造成的场效应管的损坏，提高场效应管的使用价值^[2]。

二、高频大功率场效应管在全固态发射机中的应用

1.加强对场效应管的储存和管理

为了保证在全固态发射机中高频大功率场效应管能够发挥应有的作用和价值，延长高频大功率场效应管的使用寿命，工作人员需要对场效应管进行合理的保存和管理，尤其重视对场效应管栅极的保护。管理人员在场效应管储存过程中，要将其电极短路放在可以防止静电的包装当中，避免由于静电问题而造成场效应管的损坏和功能破坏。同时，在使用场效应管之前，相关工作人员需要先用手接触金属物体的表面，或者接触地面以放掉身体中的静电，减少静电对场效应管的破坏和影响，保证场效应管的使用效果，在易产生静电的秋冬季节，尤其需要注意导出静电。其次，在使用过程中还需要避免摩擦，并尽可能地避免用身体触碰电极，防止对场效应管的电极产生影响而造成场效应管工作精度的下降。在具体使用过程中，要求所有的测试仪器包括电烙铁等线路都要做好接地，有效避免静电对场效应管所造成的不必要的破坏和损耗^[3]。

2.做好场效应管的测量工作

通常来说，高频大功率场效应管的开启电压为3伏左右，栅极的击穿电压在20V左右，所以针对场效应管的电压测量所选取的万用表的电池需要在6V到15V之间。同时，还需要注意的是，万用表在电阻档时电池的负极与红表笔相连，电池的正极与黑表笔相连，依次开展正向导通测量、反向夹断电压测量以及线路板上的测量。正向导通测量时，红表笔接S极，黑表笔接G极。此时，GS间的输入电容被正向充电，DS应导通。黑表笔接D极，红表笔接S极，万用表指示的电阻值应当接近于零欧姆，说明DS已经导通，在反相夹断电压测量时，黑表笔接G极，红表笔接S级。此时，二者之间的输入电容被反向充电，然后将红表笔接S极，黑表笔接D极，二者之间电阻应当很大，说明场效应管被夹断。通过正反向测量说明场效应管工作状态是否良好，在测试结束之后，需要使得场效应管可以在夹断状态下保存。

3.做好场效应管的拆卸和安装工作

工作人员在安装场效应晶体管时，要保证电烙铁和人体可以可靠接地，如果条件不允许接地时，则需要首先将电烙铁的电源插头拔掉，然后进行焊接。其次，在设备安装之前，还需要使用乙醇对电路板管座进行清洗，同时还需要在场效应晶体管上放上绝缘垫片，使得场效应晶体管的功能和功率可以发挥到最佳程度，并在场效应管上加上一层导电硅脂，使热量可以得到有效发散。在准备好前期工作之后，才可以继续开展场效应晶体管的安装工作和焊接工作。另外，在拆卸场效应晶体管时，要严格按照相应的程序来操作。首先拆除场效应晶体管两边的固定螺丝，然后拆开晶体管周围的焊接，并在较短时间内完成栅极的拆卸工作^[4]。

4.场效应晶体管的维修实例

场效应晶体管功率放大器在工作过程中，由于处于高频大功率的放大状态对周围环境的要求较高，所以相对来说发生故障的概率也比较高。下面主要选择一种典型的故障进行分析，并提出维护和保养的可行性建议。故障现象为功率放大器T5管的电流为1.5A，功放指示器报警。场效应管正常工作电流应为7A左右，静态工作电流应当为1.5A左右，根据故障问题分析可以发现，正常情况下附近两个电位器的对地电阻应当是1.5K，经过测试发现实际为2.8K。工作人员将电位器电阻又调四圈，将阻值跳到1.5K，工作电流恢复到7.8A，工作恢复正常。大功率场效应管在实际使用过程中，由于脉冲电压比较大，容易损坏晶体管的结构，所以在晶体管保存时要防止静电，并将其放置在金属屏蔽袋内。晶体管安装时要用铜金属做一个接地网，经过1M电阻接地，将功力放大器放在接地网上，功效本身也需要接地作业。注意维护和使用过程中，工作人员不能用手直接接触电击，可以用手拿陶瓷绝缘位置。

三、结论

综上所述,作者在本文之中对其进行了全面的剖析，希望能够给予大家一些启发，高频大功率场效应管在全固态发射机中的有效应用使得全固态发射机的功能能够得到更好的发挥，提高了我国广播行业的工作效率和工作质量。因此，需要加强对高频大功率场效应管工作原理及工作作用的研究，明确场效应管的使用方式和维护方法，以尽可能地延长场效应管的使用寿命，提高场效应管的应用价值。

参考文献：

[1]邵云．全固态发射机大功率场效应管的换管技巧[J]．中国有线电视，2016(11)．

[2]董方明．全固态电视发射机的技术特点及维护措施[J].中国高新技术企业．2016(30)．

[3]张丽娟. 高频大功率场效应管的原理及在全固态发射机中的应用[C]. .2006全国广播电视发射技术论文集（1）.:中国录音师协会,2006:312-317.

[4]张丽娟.高频大功率场效应管的原理及在全固态发射机中的应用[J].西部广播电视,2005(06):33-36.