调频发射机功放管工作原理及检修浅析

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1、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

2、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

3、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（1）MOSFET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个变化的栅源电压变化量之比，称跨

4、导或互导。铝电极GSD-θθθ耗尽层N沟道NN衬底（P型）P型衬底N沟道增强型MOSFET原理图（1）DG衬底SN沟道增强型场应管符号（2）=0S、D两极间为两个串连的PN结不能使电流流过。＞0栅压与衬底间以为绝缘介质，构成等效电容器被充电。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、

5、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）(A)预夹断①轨②迹③0(V)N沟道增强型MOSFET特性曲线（3）①可调电阻区（线性区）：随的变化近似线性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）。（2）V—MOSFET

6、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

7、缘层PN结NPPN++--DSG铝N-N+外延层漂移层V-MOSFET结构示意图（图4）①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：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）(W）(dB)%AB类2850150>20>60B类10850150典型值19典型值70二、M