专利名称：场效应管输入/输出电容的测量电路及其测量方法
技术领域：
本发明涉及场效应管的测量电路，尤其指一种场效应管输入、输出电容的测量电 路及其测量方法。
背景技术：
场效应管是场效应晶体管(Field Effect Transistor)的简称，文献中常直接简 写为FET，其由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管，它属于电压控制型半导体器件， 具有3个极性，栅极、漏极和源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅等材料的可 以达到几百兆欧，属于电压控制型器件。FET按照结构可以分为结型FET(JFET Junction FET)和绝缘栅 FET(M0SFET :MetalOxidekmicoductor FET)。按照电学特性，MOSFET 又可 以分为耗尽型(D印letion)与增强型(Enhancement)两类。它们又都可以进一步分为N沟 型(与双极晶体管的NPN型相当)和P沟型(与双极晶体管的PNP型相当)。随着工业的的进步，MOSFET被广泛地应于功率放大、高速电源开关管、电机控制等 用途，在使用时经常遇到FET器件替代、来料品质检验的问题，由于大部份企业、个人无法 测量FET的输入、输出电容，只能检测其耐压、开启电压、导通内阻等参数，所以对FET的输 入、输出电容都是不作检测。为了验证FET的来料品质，验证是否可以替代原合格品FET，都 是把来料FET装入电路，通过实际测试电路是否能正常工作来判定来料品质，这种方法不 直观，同时，为了找到合格的FET，经常需要进行大量的重复的实验。
发明内容
本发明的目的是提供一种场效应管输入/输出电容的测量电路，可测量场效应管 的输入电容和输出电容，方便检测、判定场效应管的品质。本发明的另一个目的在于提供利用上述场效应管输入/输出电容的测量电路的 测量方法。本发明实现上述目的的技术解决方案是—种场效应管输入、输出电容的测量电路，包括可调稳压电源、电感Li、被测场效 应管、电容Cl、电阻R1、电阻R2、开关K1、接线端口 J1、J2、J3和电容值测量装置；所述电感 Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll的另一端和被测场效应管的源极Js分别 连接在可调稳压电源的输出端上形成电源回路；所述电阻Rl和开关Kl串联后并接在被测 场效应管的栅极Je和源极Js之间；所述电容Cl与电阻R2串联后并接在被测场效应管的漏 极Jd和源极Js之间；所述接线端口 Jl连接至电容Cl和电阻R2之间形成输出电路，接线端 口 J2连接至被测场效应管的栅极Je，接线端口 J3连接至被测场效应管的源极Js，所述电容 值测量装置的测量端子接在其中两个接线端口上测量场效应管的输入或输出电容值。一种上述场效应管输入、输出电容的测量电路的测量方法，包括以下步骤测量场效应管的输出电容时(1)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，闭合测量电路中被测场效应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(2)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 Jl和J3上，从电容值测量装置中 得出测量电路的分布电容值Ctll ；(3)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置 中得出测量电路的分布电容值Ctl2 ；(4)被测场效应管的输出电容Ctl = C02-C01 ；测量场效应管的输入电容时(a)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，断开测量电路中被测 场效应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(b)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 J2和J3上，从电容值测量装置中 得出测量电路的分布电容值C21 ；(c)闭合测量电路中被测场效应管的接口及开关Kl ；(d)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置 中得出测量电路的分布电容值C22 ；(e)被测场效应管的输入电容C2 = C21-Q2。在所述步骤2中，可将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 Jl和J3上，然后 将电容值测量装置调零；则被测场效应管的输出电容为步骤3直接测得的分布电容值Ctl2 ； 即输出电容Ctl = C02 ；在所述步骤b中，可将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 J2和J3上，然后 将电容值测量装置调零，则被测场效应管的输入电容为步骤c直接测得的分布电容值C22 ； 即输入电容Q = C22。与现有技术相比，本发明具有以下特点1、本发明的测量电路中采用数量不多的元件，利用电感的隔交流特性，可测量FET 的输入、输出电容。2、本发明的测量方法简单有效，不许要重复、大量的实验即可控制FET的替代、来 料检测，保证使用FET的最终成品的一致性和品质。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。图1为本发明实施例1 (被测为N沟型FET)的电路图；图2为本发明实施例2 (被测为P沟型FET)的电路图。
具体实施例方式实施例1如图1所示，一种场效应管输入、输出电容的测量电路，由可调稳压电源、电感Li、 被测场效应管、电容Cl、电阻R1、电阻R2、开关K1、接线端口 J1、J2、J3和电容值测量装置组 成；其中，被测场效应管为N沟型场效应管，电容值测试装置可为电容表或RCL电桥。电感Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll的另一端连接至可调稳压 电源的正端，被测场效应管的源极Js连接至可调稳压电源的负端上形成电源回路；电阻Rl和开关Kl串联后并接在被测场效应管的栅极Je和源极Js之间；电容Cl与电阻R2串联后 并接在被测场效应管的漏极Jd和源极Js之间，电容Cl和R2串联后接地。在该测量电路中 设置有被测场效应管的接口 漏极JD端子、源极Js端子、栅极Je，被测场效应管漏极JD、源 极Js、栅极Je分别对应漏极Jd端子、源极Js端子、栅极Je端子，测量时可将场效应管按对应 的电极端子接入测量电路。接线端口 Jl连接至电容Cl和电阻R2之间形成输出电路，接线端口 J2连接至被 测场效应管的栅极Je，接线端口 J3连接至被测场效应管的源极Js，电容值测量装置的测量 端子接在其中两个接线端口上测量场效应管的输入或输出电容值。通过上述的测量电路，场效应管输入、输出电容的测量方法，包括以下步骤测量场效应管的输出电容时(1)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，闭合测量电路中被测 场效应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(2)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 Jl和J3上，从电容值测量装置中 得出测量电路的分布电容值Ctll，或者将电容值测量装置调零；(3)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置 中得出测量电路的分布电容值Q12 ；(4)被测场效应管的输出电容Ctl = C02-C01 ；测量场效应管的输入电容时(a)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，断开测量电路中被测 场效应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(b)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 J2和J3上，从电容值测量装置中 得出测量电路的分布电容值C21，或者将电容值测量装置调零；(c)闭合测量电路中被测场效应管的接口及开关Kl ；(d)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置 中得出测量电路的分布电容值C22 ；(e)被测场效应管的输入电容C2 = C21-C22 ；在所述步骤2中，可将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 Jl和J3上，然后 将电容值测量装置调零；则被测场效应管的输出电容为步骤3直接测得的分布电容值Ctl2 ； 即输出电容Ctl = C02 ；在所述步骤b中，可将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 J2和J3上，然后 将电容值测量装置调零，则被测场效应管的输入电容为步骤c直接测得的分布电容值C22 ； 即输入电容Q = C22。上述场效应管输入、输出电容的测量电路及其测量方法的原理为在已知测量条件FET的VDS为10V，VGS = 0V,电容测试装置的工作频率在IMHz 下，测量FET的输出电容时，电容值测量装置接至Jl和J3端子，开关Kl闭合，这时FET管 接口闭合，由于电路中没有直流电流或直流电流极为微弱，电感Ll内阻引发的直流压降几 乎测不出来。被测FET其漏极Jd和源极Js电压即为可调稳压电源的电压10V，这个电压可 以预先调到测量条件规定的数值。在实际应用时，电感Ll选用IOH的、分布电容极小的电 感，分布电容控制在20pF以下，这时电感的感抗为
Rli = 2 π FL1得到电感感抗Ru约为60MΩ，对电容值测量装置影响极小，可以忽略，主要是电感 Ll的分布电容影响较大。电容Cl选用聚丙烯等容量稳定，损耗角极低的无感电容，其容量要远大于FET的 输出电容，而FET输出电容一般都在5000pF以下，电容Cl的电容值至少是其100倍，即对 测量的影响在以下，电容Cl可用0. 5uF的无感电容。电阻R2是确保电容值测试设备两 端测试端的直流电压为0设置的，选值极大，一般是ΜΩ级以上。R2对测量精度的影响最终 以分布电容形式体现出来，如1ΜΩ的电阻，被RCL电桥当作的分布电容为C = ~-~ =------ = 0.\6pF
L JITrfR2 2x3.14xl06 XlO6电阻R2在选取时，应选用分布电容小的电阻，Rl选取方法相同。在不接入被测管时，预先电容值测测量装置调零或校零，对于不能调零或校零的 装置，可以先记下分布电容，再从测量值为减去分布电容，即为实际FET的输出电容值。测量FET的输入电容时，原理和测量输出电容相同，需要注意的是在被测FET接入 电路前，要把Kl置入闭合状态，确保FET管子接入后不会因静电等误导通。FET管子接入 后，再断开K1，再通过上述测量方法的测量步骤可以测量出FET的输入电容。本测量电路若不考虑Rl分布电容的影响，Kl可以省去，等同于Kl直接短路，Rl直 接接在被测FET管的栅极Je和源极Js的之间；同理，Rl和R2都可以用电感代替，电路工作 原理不变，同样都可以达到测量FET输入、输出电容的目的。实施例2如图2所示是本发明的实施例2，本实施例2与实施例1的不同之处在于被测场 效应管为P沟型场效应管，电感Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll的另一端 连接至可调稳压电源的负端，被测场效应管的源极Js连接至可调稳压电源的正端形成电源 回路。本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知 识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中具体实施电路还可以 做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
1.一种场效应管输入/输出电容的测量电路，其特征在于包括可调稳压电源、电感 Li、被测场效应管、电容Cl、电阻R1、电阻R2、开关K1、接线端口 J1、J2、J3和电容值测量装 置；所述电感Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll的另一端和被测场效应管的 源极Js分别连接在可调稳压电源的输出端上形成电源回路；所述电阻Rl和开关Kl串联后 并接在被测场效应管的栅极Je和源极Js之间；所述电容Cl与电阻R2串联后并接在被测 场效应管的漏极Jd和源极Js之间；所述接线端口 Jl连接至电容Cl和电阻R2之间形成输 出电路，接线端口 J2连接至被测场效应管的栅极Je，接线端口 J3连接至被测场效应管的源 极Js，所述电容值测量装置的测量端子接在其中两个接线端口上测量场效应管的输入或输 出电容值。
2.根据权利要求1所述的场效应管输入/输出电容的测量电路，其特征在于所述被 测场效应管为N沟型场效应管，所述电感Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll 的另一端连接至可调稳压电源的正端，所述被测场效应管的源极Js连接至可调稳压电源的 负端形成电源回路。
3.根据权利要求1所述的场效应管输入/输出电容的测量电路，其特征在于所述被 测场效应管为P沟型场效应管，所述电感Ll的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感Ll 的另一端连接至可调稳压电源的负端，所述被测场效应管的源极Js连接至可调稳压电源的 正端形成电源回路。
4.根据权利要求2或3所述的场效应管输入/输出电容的测量电路，其特征在于所 述电容值测量装置为电容表或RCL电桥。
5.一种如权利要求1所述的场效应管输入/输出电容的测量方法，其特征在于包括以 下步骤测量场效应管的输出电容时(1)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，闭合测量电路中被测场效 应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(2)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口Jl和J3上，从电容值测量装置中得出 测量电路的分布电容值Ctll;(3)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置中得 出测量电路的分布电容值Ctl2;(4)被测场效应管的输出电容Ctl= C02-C01 ；测量场效应管的输入电容时(a)将可调稳压电源调至测量被测场效应管规定的电压值，断开测量电路中被测场效 应管的接口及开关K1，不接入被测场效应管；(b)将电容值测量装置的测量端子接在接线端口J2和J3上，从电容值测量装置中得出 测量电路的分布电容值C21;(c)闭合测量电路中被测场效应管的接口及开关Kl；(d)将被测场效应管接入测量电路中的被测场效应管的接口，从电容值测量装置中得 出测量电路的分布电容值C22;(e)被测场效应管的输入电容C2= C21-(^2。
6.根据权利要求5所述的场效应管输入/输出电容的测量方法，其特征在于所述步骤2中，将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 Jl和J3上，然后将电容值测量装置调 零；则被测场效应管的输出电容为步骤3直接测得的分布电容值Ctl2 ；即输出电容Ctl = C020
7.根据权利要求5所述的场效应管输入/输出电容的测量方法，其特征在于所述步 骤b中，将电容值测量装置的测量端子接在接线端口 J2和J3上，然后将电容值测量装置调 零；则被测场效应管的输入电容为步骤c直接测得的分布电容值C22 ；即输入电容C2 = C220
全文摘要
本发明公开了一种场效应管输入/输出电容的测量电路及其测量方法，包括可调稳压电源、电感L1、被测场效应管、电容C1、电阻R1、电阻R2、开关K1、接线端口J1、J2、J3和电容值测量装置；所述电感L1的一端连接至被测场效应管的漏极JD，电感L1的另一端和被测场效应管的源极JS分别连接在可调稳压电源的输出端上形成电源回路；电阻R1和开关K1串联后并接在被测场效应管的栅极JG和源极JS之间；电容C1与电阻R2串联后并接在被测场效应管的漏极JD和源极JS之间。本发明可测量场效应管的输入电容和输出电容，方便检测、判定场效应管的品质。
文档编号G01R27/26GK102128989SQ201110030059
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者王保均 申请人:广州金升阳科技有限公司