高頻大功率場效應管的原理及在全固態發射機中的應用

程燕翎

摘? ? 要：隨著科學技術的飛速發展，我國廣播事業也獲得了持續的進步，為了能夠提高發射機的使用性能，延長發射機的使用壽命，絕大多數廣播電臺開始使用全固態發射機以代替原有的電子管發射機以減少發射極的能耗，提高發射機的工作質量。高頻大功率場效應管在全固態發射機使用過程中有著至關重要的作用，直接決定全固態發射機是否能夠順利工作，本文主要針對高頻大功率場效應管的原理以及在全固態發射機中的作用進行深入探究。

關鍵詞：高頻大功率;場效應管;全固態發射機

高頻大功率場效應管隨著制造業和科學技術的持續進步，在全固態發射機中的應用更加廣泛，使得廣播發射機的全固態化得以飛速發展。高頻大功率場效應管作為全固態發射機的核心元件，對于全固態發射機功能的有效發揮有著關鍵影響。因此，需要加強對高頻大功率場效應管工作原理及結構的研究。

一、場效應管及全固態發射機概述

1.高頻大功率場效應管的主要特點

中波全固態發射機的有效應用極大地減少了廣播單位設備管理與運營所需要消耗的成本，提高了廣播節目的播出質量和播出效果，對于廣播的事業的持續穩定發展有十分重要的作用。中波全固態發射機的工作狀態直接與大功率場效應管的功率合成息息相關，只有加強對大功率場效應管原理以及工作方式的研究，才能夠使得中波全固態發射機更好的工作。場效應管可以利用控制輸入回路的電場效應對回路電流進行輸出控制，是一種半導體元件，場效應管具有明顯的轉移性特征。當設備發生漏電現象時，可以通過場效應管的柵極電壓對漏極電流進行有效控制。其次，場效應管可以利用多數載流子進行導電，場效應晶體管在運行過程中并不會產生高溫，有著良好的抗輻射性能。相對于其他電子元件設備來說，場效應管具有更好的穩定性和安全性。同時，場效應管也具有輸出性的特點，一般情況下，高頻大功率場效應管放大電路的電壓放大系數要小于三極管組成的電壓放大系數，在運行過程中并不會出現不規則運動狀態的運動電子。相對來說大功率場效應管的噪聲較低，電子在擴散和運動期間不會產生散粒噪聲的問題。

2.場效應管的結構與原理

場效應管在N型半導體棒制作一個薄層P型區，同時加之反向電壓，P區起到的是控制的作用，又被稱之為柵極。半導體棒的左端是多數載流子的源頭，稱之為源極。電子從右端泄露出去，右端稱為漏極，用D表示。當有反向電壓加到柵極上時，。漏極間可以導通很大的電流，柵極電流比較小，所以電流增益比較大，線路電壓增益也很大。由此可見，場效應晶體管是一種功率增益比較大的器件，根據場效應晶體管的結構可以將其分為金屬氧化物半導體場效應管以及結型場效應管兩種。當前國內比較通用的高頻大功率場效應管多是采用的金屬氧化物半導體場效應晶體管，金屬氧化物半導體場效應晶體管是通過表面靜電感應進行電導溝通控制，也常被稱之為表面場效應管。根據場效應管的導電類型又可以將不同結構的場效應管分成N型溝道和P型溝道[1]。

場效應管作為一種電壓控制器件，可以通過電壓輸入的改變對輸出電流進行有效控制，整體工作期間對于信號源的功率消耗非常小，具有內阻小，輸入阻抗高，動態范圍大，抗干擾能力強，輸出功率大，增益高，開關特性等優勢。但場效應管也存在易擊穿、耐壓低、易損壞的特征。場效應晶體管的絕緣層比較薄，當帶有電荷的物體靠近場效應晶體管的柵極時，在場效應管的襯底和柵極部位會出現感應電荷，而由于絕緣層襯底以及柵極所組成的電容量很小，輸入電阻在非常高的情況下，容易出現感應電荷造成的高電壓而擊穿場效應管的絕緣層，影響場效應管功能的有效發揮，甚至會造成場效應管的損壞。因此，在實際使用高頻大功率場效應管的過程中，需要加強對場效應管的保存以及取用方法的探究，對場效應管進行合理的養護以及科學的使用，減少由于人為問題所造成的場效應管的損壞，提高場效應管的使用價值[2]。

二、高頻大功率場效應管在全固態發射機中的應用

1.加強對場效應管的儲存和管理

為了保證在全固態發射機中高頻大功率場效應管能夠發揮應有的作用和價值，延長高頻大功率場效應管的使用壽命，工作人員需要對場效應管進行合理的保存和管理，尤其重視對場效應管柵極的保護。管理人員在場效應管儲存過程中，要將其電極短路放在可以防止靜電的包裝當中，避免由于靜電問題而造成場效應管的損壞和功能破壞。同時，在使用場效應管之前，相關工作人員需要先用手接觸金屬物體的表面，或者接觸地面以放掉身體中的靜電，減少靜電對場效應管的破壞和影響，保證場效應管的使用效果，在易產生靜電的秋冬季節，尤其需要注意導出靜電。其次，在使用過程中還需要避免摩擦，并盡可能地避免用身體觸碰電極，防止對場效應管的電極產生影響而造成場效應管工作精度的下降。在具體使用過程中，要求所有的測試儀器包括電烙鐵等線路都要做好接地，有效避免靜電對場效應管所造成的不必要的破壞和損耗[3]。

2.做好場效應管的測量工作

通常來說，高頻大功率場效應管的開啟電壓為3伏左右，柵極的擊穿電壓在20V左右，所以針對場效應管的電壓測量所選取的萬用表的電池需要在6V到15V之間。同時，還需要注意的是，萬用表在電阻檔時電池的負極與紅表筆相連，電池的正極與黑表筆相連，依次開展正向導通測量、反向夾斷電壓測量以及線路板上的測量。正向導通測量時，紅表筆接S極，黑表筆接G極。此時，GS間的輸入電容被正向充電，DS應導通。黑表筆接D極，紅表筆接S極，萬用表指示的電阻值應當接近于零歐姆，說明DS已經導通，在反相夾斷電壓測量時，黑表筆接G極，紅表筆接S級。此時，二者之間的輸入電容被反向充電，然后將紅表筆接S極，黑表筆接D極，二者之間電阻應當很大，說明場效應管被夾斷。通過正反向測量說明場效應管工作狀態是否良好，在測試結束之后，需要使得場效應管可以在夾斷狀態下保存。

3.做好場效應管的拆卸和安裝工作

工作人員在安裝場效應晶體管時，要保證電烙鐵和人體可以可靠接地，如果條件不允許接地時，則需要首先將電烙鐵的電源插頭拔掉，然后進行焊接。其次，在設備安裝之前，還需要使用乙醇對電路板管座進行清洗，同時還需要在場效應晶體管上放上絕緣墊片，使得場效應晶體管的功能和功率可以發揮到最佳程度，并在場效應管上加上一層導電硅脂，使熱量可以得到有效發散。在準備好前期工作之后，才可以繼續開展場效應晶體管的安裝工作和焊接工作。另外，在拆卸場效應晶體管時，要嚴格按照相應的程序來操作。首先拆除場效應晶體管兩邊的固定螺絲，然后拆開晶體管周圍的焊接，并在較短時間內完成柵極的拆卸工作[4]。

4.場效應晶體管的維修實例

場效應晶體管功率放大器在工作過程中，由于處于高頻大功率的放大狀態對周圍環境的要求較高，所以相對來說發生故障的概率也比較高。下面主要選擇一種典型的故障進行分析，并提出維護和保養的可行性建議。故障現象為功率放大器T5管的電流為1.5A，功放指示器報警。場效應管正常工作電流應為7A左右，靜態工作電流應當為1.5A左右，根據故障問題分析可以發現，正常情況下附近兩個電位器的對地電阻應當是1.5K，經過測試發現實際為2.8K。工作人員將電位器電阻又調四圈，將阻值跳到1.5K，工作電流恢復到7.8A，工作恢復正常。大功率場效應管在實際使用過程中，由于脈沖電壓比較大，容易損壞晶體管的結構，所以在晶體管保存時要防止靜電，并將其放置在金屬屏蔽袋內。晶體管安裝時要用銅金屬做一個接地網，經過1M電阻接地，將功力放大器放在接地網上，功效本身也需要接地作業。注意維護和使用過程中，工作人員不能用手直接接觸電擊，可以用手拿陶瓷絕緣位置。

三、結論

綜上所述，作者在本文之中對其進行了全面的剖析，希望能夠給予大家一些啟發，高頻大功率場效應管在全固態發射機中的有效應用使得全固態發射機的功能能夠得到更好的發揮，提高了我國廣播行業的工作效率和工作質量。因此，需要加強對高頻大功率場效應管工作原理及工作作用的研究，明確場效應管的使用方式和維護方法，以盡可能地延長場效應管的使用壽命，提高場效應管的應用價值。

參考文獻：

[1]邵云.全固態發射機大功率場效應管的換管技巧[J].中國有線電視，2016（11）.

[2]董方明.全固態電視發射機的技術特點及維護措施[J].中國高新技術企業.2016（30）.

[3]張麗娟. 高頻大功率場效應管的原理及在全固態發射機中的應用[C]. .2006全國廣播電視發射技術論文集（1）.：中國錄音師協會，2006：312-317.

[4]張麗娟.高頻大功率場效應管的原理及在全固態發射機中的應用[J].西部廣播電視，2005（06）：33-36.