导通电阻简易测试方法

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导通电阻RDS(on)是功率MOSFET的主要参数之一。如果你有一个功率MOSFET不知道它的导通电阻是多少,可以采用本文介绍的方法来测试,简单、快捷。


1.N沟道功率MOSFET的测试

图1
图1 🔍原图 (567×327)

测量原理如图1所示。在D极及S极之间接一欧姆表,若G极与S极间未加电压,欧姆表测出为∞(指针式)或在10MΩ左右(数字式)。若G极与S极加上一个电压(5V~9V),即V\(_{GS}\)=5~9V(G极接正,S极接负),则N沟道形成通路,其电阻很小,此时测出的电阻为导通电阻。导通电阻与V\(_{GS}\)有关,V\(_{GS}\)越大,导通电阻越小,但V\(_{GS}\)一般不超过10V(超过10V后导通电阻差别不大,另外,有的管子V\(_{GS}\)大于12V时G、S之间有击穿的危险)。


具体操作如下:

图2
图2 🔍原图 (283×417)

(1)先将G极与S极短接一下,用万用表Ω挡R×1k挡位(指针式)或20M挡(数字式),按图1用黑表笔接D、红表笔接S测DS极间电阻,因G极未加电压,DS间电阻极大,指针式表针不动(∞),数字式显示10~11MΩ。

(2)用一块9V(6F22型)电池(采用6V也可),如图2所示,将电池“+”与G接触, 同时电池“-”与S接触一下(使产生一个V\(_{GS}\)=9V),将电池移去。然后用黑表笔接D、红表笔接S(指针式用R×1挡,数字式用200Ω挡)测电阻,指针式表的指针指到接近0Ω,而数字式表指示零点几欧姆到几欧姆。一般的管子其导通电阻为零点零几欧到几欧。

在测导通电阻时,用指针式表测电阻前R×1挡必须调整:使表笔短路时,指示为零;用数字表时,先要将表笔短路时记下指示的电阻值(往往不是零值),然后在测量后的导通电阻值减去表笔短路时的电阻值。

这里必须说明:这是一种简易的测试,测量不是十分精确(因为导通电阻不仅与V\(_{GS}\)有关,并且与I\(_{D}\)及环境温度有关)。例如,某N沟道功率MOSFET的导通电阻R\(_{DS(on)}\)=0.022Ω是在V\(_{GS}\)=10V、I\(_{D}\)=25A、T\(_{A}\)=25℃的条件测得的。因此,用上法测出的导通电阻有时接近0Ω,这是测量方法及仪表精度不高造成的。但至少可说明这管子的导通电阻不大。

笔者用上法测2N7002型N沟道小功率MOSFET,在V\(_{GS}\)=8.8V时,R\(_{DS(on)}\)=3.0Ω。查资料,该管在V\(_{GS}\)=10V、I\(_{D}\)=500mA时,最大导通电阻R\(_{DS(on)}\)为5Ω。测量基本正确。


2.P沟道功率MOSFET的测试

图3
图3 🔍原图 (425×402)

P沟道功率MOSFET的测试如图3所示。其差别是红表笔接D、黑表笔接S,电池的“+”极接S、“-”极接G。步骤与测N沟道的相同。

实测某P管数据如下:未加-V\(_{GS}\)电压时,S与D极电阻约8MΩ,加8.8V的电压于S与G极间(即-V\(_{GS}\)=8.8V),S与D之间电阻为0.5Ω(即R\(_{DS(on)}\)=0.5Ω)。

思考题:

只需要在测量前,将G、S极与9V电池的正负极接触一下就可以测量MOSFET的导通电阻值,而无需在测量时在G、S极施加V\(_{GS}\)电压,为什么?

答案:MOSFET的G、S极之间是绝缘的,可以看作一个绝缘性能极好的电容器,当G、S极与9V电池正负极接触一下,相当于给这电容充了电,其电压即V\(_{GS}\)=9V。由于电容器绝缘性很好,漏电极小,在很长时间内可保持这电压不变,所以在以后的测量过程中无需再施加V\(_{GS}\)电压。但是在测量时不能用手同时去摸G极与S极,因为这时G、S上的电荷会通过你的手放电,使V\(_{GS}\)电压下降。

(文/戴维德)