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调频发射机功放管工作原理及检修浅析调频发射机功放管工作原理及检修浅析秦 武在 FM 发射机中，高频功率放大器主要用来放大由调频激励器送出的射频已调波信号 此信号可以经由一系列放大系统组合成不同等级的发射功率，送到发射天线上，功率放大模 块是发射机高频功率放大器的主要部件，一个成熟稳定的功放模块至少包含输入匹配电路， 功放管、输出匹配电路，偏置电路及保护功放管的控制电路而功放管又是功率放大模块的 核心部件，因功放管较易损坏了解功放管的工作原理及检修方法对维修发射机十分重要目前用于 FM 发射机的放大管多采用 MOSFET，飞利浦公司生产的 BLF177、BLF278 以及摩托罗拉公司生产的 MRF151G 被广泛的应用于功率放大模块中，我们单位使用的上海 研达厂生产的 3000W 调频发射机均采用 BLF177 作为功率放大模块的放大元件，每只输出功 率 150W，相当于一只 BLF278 或 MRF151G 场效应管分别做在两块基座上，两种场效应管 相比较，采用 BLF177 最大的优点是,输出相同 300W 功率时,场效应管的散热面积增大了一倍 此发射机由 8 个 600W 功率放大模块构成，合成后产生 3000W 功率输出。

每个 600W 功率放大 模块采用 4 只 V-MOSFET 晶体管 BLF177，分别组成两组推挽功率放大电路，通过微带印制电 路合成输出，正常播出时工作在乙类状态；当处于保护状态输出时，则处于丙类工作状态， 功率输出约为原来的一半由于 BLF177 输入输出阻抗很高，所以电路容易实现宽带匹配， 不需调整就可以覆盖 FM 频段的 21MHz 带宽一、功放管的工作原理一、功放管的工作原理 （（1））MOSFET 管工作原理管工作原理 金属—氧化物半导体场效应管按工作方式分有增强型和耗尽型，每类又分为 N 沟道和 P 沟道N 沟道的场效应管的衬底为 P 型材料，增强型的 MOSFET 管的栅极偏压为正，耗尽 型的栅极偏压为负如图 1，在一块 P 型硅片上（衬底）通过扩散工艺形成两个 N 型工作区作源极和漏极，栅极（铝电极）与沟道间被一层很薄的二氧化硅（）绝缘，故称绝缘2SiO栅,(输入阻抗可达以上)跨导：在为规定条件值下，漏极电流变化量和引起这910 mgDSU个变化的栅源电压变化量之比，称跨导或互导DV s铝电极 GV sG S D 20Si衬底 （P 型）P 型衬底 N 沟道增强型沟道增强型 MOSFET 原理图（原理图（1））-θ θ θ 耗尽层 N 沟道NNDG 衬底SN 沟道增强型场应管符号（沟道增强型场应管符号（2）） =0 S、D 两极间为两个串连的 PN 结不能使电流流过。

GV s ＞0 栅压与衬底间以为绝缘介质，构成等效电容器被充电 GV s20Si金属极板带正电，产生垂直于半导体表面的电场，穿过作用到衬底上，使 P 型衬底中电20Si 子（少子）被电场吸引到 P 型半导体表面一层与其中的空穴复合，形成耗尽区（负离子空间电荷区） 上升到（开启电压） ，垂直电场吸引足够多的电子，穿过耗尽区到半GV s()Gs thV导体最表面一层，形成自由电子的导电薄层， ，这种 P 型半导体转化为 N 型薄层， （称反型层 或感生沟道） ，反型层使 S、D 两极间变为一条由半导体 N-N-N 组成的导电沟道，加上产生电流 （＞0→C 充电→少子→P 型表面耗尽区→导电薄层→N 型薄层）GsVDIGV s(A) 预 DI夹断① 轨 ②迹 GV s ③0 (V)DV sN N 沟道增强型沟道增强型 MOSFETMOSFET 特性曲线（特性曲线（3 3）） ①可调电阻区（线性区）：随的变化近似线性DIDSV ②饱和区：几乎不随变化，但当增大时，由于沟道电阻减少，其饱和电流值也相DIDSVGV s 应增大，所以饱和区为 MOSFET 的线性放大区。

③雪崩区（击穿区）：当大于某一电压值时，漏极与衬底的 PN 结发生方向击穿，就DSVDI 急剧增加，特性曲线进入雪崩区这时漏电流无需经过沟道区，而直接由漏极进入衬底，这个电压称为击穿电压，随着的变化而变化（调试时要避免） GV s（（2））V——MOSFET 管工作原理管工作原理 调频发射机众多采用 N 沟道增强型的 V—MOSFET 管(具有 V 型槽的 MOSFET)VMOS 的结构如图 4 所示，它是在衬底上的 外延层上，先后进行型区和型区NNPN两次选择扩散，再利用硅的各项异性刻蚀技术刻蚀出 V 型槽然后从芯片的背面引出漏极，源极及栅极，在 V 型槽的两个臂制成当给源极和漏极加电压时，若栅极为 0 或负，则=0;栅极接正电压时，由于电荷感应，在型区感应出现电子，由于电子的积累，形成了DIPN 型沟道该沟道联通了型区和型区，在源极和漏极之间产生了电流，电流的大NNDI小取决于栅压上正电压的大小，即 V 型槽实现了垂直导电，这有利于减小芯片面积和提高电 流密度CSiO2绝缘层SiO2绝缘层PN 结N PPN++--DSG铝N-N+外延层漂移层V-MOSFETV-MOSFET 结构示意图结构示意图 （图（图 4 4））①主要特点主要特点： a、输入输出阻抗高，易匹配 b、功率增益高，输出功率大，易实现功率控制。

c、漏源击穿电压高，对安全可靠工作有利 d、正向跨导大，且跨导线性好e、通频带宽，高频特性好f、电流自动调节能力强，热稳定性好②BLF177 主要参数主要参数：BLF177 属于 N 沟道增强型的 V-MOSFET 功放管，RF 性能数据（共源连接方式，25℃条 件下）：工作类型f(MHz）(V）DsV(W）LP(dB)PG%AB 类2850150>20>60 B 类10850150典型值 19典型值 70二、二、MOSFE 管应用时注意点及好坏的简易判断方法：管应用时注意点及好坏的简易判断方法： ①保存：由于绝缘栅型场效应管输入阻抗很高，所以在保存时一定要采取防静电措施， 可采用下面两种方法 a. 放于防静电的包装盒内 b. 把场效应管的各极短路放置 ②焊接： a. 取放时手不要直接接触各极b. 大功率场效应管子需要在底座上均匀的涂上一层导热硅脂，安装在散热器件，固 定螺丝一定要拧紧 c. 安装时场效应管带静电泄放腕套，用防静电烙铁，或拔掉烙铁电源插头，依次焊 接场效应管的源极、漏极和栅极 ③BLF177 管子好坏判断 a. 在路测量法： 将电流表串在漏极供电线路中，关掉激励器，调整 BLF177 管子栅极电压，与成正比变化， （即电流表的漏极电流读数随栅压电压变化，一般 BLF177GV sDI 漏极静 态电流设置在 100mA）管子正常。

b. 500 型万用表测量法：BLF177 栅源开启电压在 2~4.5V 之间，漏源极之间导通状态下的直流电阻=0.2~0.3Ω，接近 0Ω，利用这一特点测量方法如下：DSR⊙ 正向导通测量：（量程选择 10KΩ 档）将红表棒接源极 S，黑表棒接栅极 G，此时栅源间的电阻无限大，栅源间的输入电 容被正向充电，栅极为正电压，漏源应该导通，这时红表棒不动，将黑表棒接在 漏极 D 上，表头指示为 0Ω，说明漏源导通 ⊙ 反向夹断测量法：将黑表棒接源极 S，红表棒接栅极 G，由于电阻很大表头不动，栅源间输入电容被 反向充电，栅极为负电压，漏源被夹止，这时将红表棒接源极 S，黑表棒接漏极 D，表头指示不动，电阻无限大，说明管子漏源被夹断在维修功放时使用正向导通与反向夹断相结合的方法，可以判断场效应管是否良好 因功放管是调频发射机中较易出现故障的部件学习和掌握功放管的工作原理和检修方 法，会对平时维维修护发射机中提供一定的理论基础作者单位：黄冈人民广播电台 秦 武）。