测量MOS管好坏需遵循"静态离线检测→动态栅极测试→简易通电验证"三步流程,全程必须严格防静电,因栅极氧化层仅数纳米厚,静电击穿是常见隐性故障。N沟道与P沟道的测量极性完全相反,操作前必须明确器件类型。

一、防静电准备与放电操作
测量前务必佩戴防静电手环或触摸金属机箱释放静电。对于已焊接在板上的MOS管,需用10kΩ电阻短接栅极-源极,对寄生电容放电,防止残余电荷导致误判。若器件刚从防静电袋取出,静置3分钟后再测量,避免摩擦起电。
二、静态离线检测(核心方法)
1. 体二极管正向压降测试
N沟道MOS管:万用表调至二极管档,红表笔接源极(S),黑表笔接漏极(D)。正常器件应显示0.4V-0.8V的正向压降,这是体二极管的典型值。若显示0V或接近0V,说明体二极管短路;若显示OL(超量程)或无穷大,则为开路或芯片断裂。
P沟道MOS管:极性相反,红表笔接漏极(D),黑表笔接源极(S)才会显示0.4-0.8V压降。若按N-MOS方式测量,结果将完全反转,导致误判。
故障判定:任何方向的压降为0V或无穷大,均表明器件已损坏。
2. 漏源电阻测试
保持万用表在二极管档,交换表笔极性(N-MOS为红D黑S,P-MOS为红S黑D),此时应显示OL或极高阻值(兆欧级),表明体二极管反向截止。若显示任何低阻值读数,说明漏源极间存在漏电或击穿。
进阶检测可将万用表调至20MΩ电阻档,直接测量漏源极间电阻。正常器件应为无穷大,若读数小于1MΩ,表明绝缘性能下降,接近失效。
3. 栅极绝缘性检测
万用表调至200MΩ电阻档,测量栅极(G)与源极(S)间电阻。正常MOS管的栅极输入电阻应大于10MΩ,理想状态接近无穷大。若读数低于1MΩ,说明栅氧化层已击穿漏电,器件必须报废。
特别注意:栅极对源极和漏极均应呈现极高阻抗。若测量栅-漏电阻时发现异常通路,同样判定为损坏。
三、动态栅极测试(功能验证)
4. 栅极电荷感应测试(无需外部电源)
保持万用表在二极管档(N-MOS为红S黑D,P-MOS为红D黑S),先记录初始读数(应在0.4-0.8V范围)。随后用手指同时触摸栅极(G)和源极(S),人为为栅极电容充电。
正常反应:读数应骤降至0.1V以下,表明栅极电场有效控制了沟道导通,体二极管被MOS沟道短路。若读数无变化,说明栅极开路或氧化层完全击穿,失去控制能力。
技术原理:人体等效电阻约1MΩ,感应电压约0.5-2V,足以驱动多数逻辑电平MOSFET。此方法是快速判断栅极完整性的有效手段。
5. 简易电路通电测试
若需进一步验证,可搭建最简测试电路:
5V-12V电源 → LED → 330Ω限流电阻 → 漏极(D) ↑ 源极(S) → GND ↑ 栅极(G) → 开关 → 10kΩ上拉电阻 → 电源
测试流程:
开关断开时:LED应熄灭(MOS关断,仅体二极管反向阻断)
开关闭合时:LED应点亮(栅极获得驱动电压,MOS导通短路体二极管)
LED常亮:漏源极已短路损坏
LED始终不亮:MOS开路或栅极失控
关键驱动电压:必须确保Vgs > Vth + 2V。对于标准MOS(Vth=2-4V),需施加5-12V;对于逻辑电平MOS(Vth=1-2V),3.3V即可驱动。
四、不同沟道类型的测量差异
N沟道MOS管:测量体二极管时,红表笔接源极,黑表笔接漏极显示0.4-0.8V。栅极加正电压导通。
P沟道MOS管:测量体二极管时,红表笔接漏极,黑表笔接源极显示0.4-0.8V。栅极加负电压(栅极接地,源极接正)导通。
记忆口诀: "N正P负,N红S,P红D" ,即N沟道用正压驱动,红表笔接源极;P沟道用负压驱动,红表笔接漏极。
五、常见故障模式与判定标准
短路故障:漏源极间电阻接近0Ω,体二极管正反向均导通,上电即过流保护。此类器件外观可能有烧焦痕迹。
开路故障:漏源极间电阻无穷大,手指触摸栅极时二极管压降无变化。通常是内部键合线断裂或芯片裂纹。
栅极漏电:栅源电阻小于1MΩ,驱动电流异常增大,导致驱动IC发热。属于隐性故障,需用高阻档检测。
参数退化:导通电阻Rds(on)比标称值增大50%以上,LED亮度不足或发热严重。可通过测量导通压降Vds判断,若Vds > 0.5V@额定电流,说明已老化。
ESD损伤:栅极绝缘性下降,但暂时能工作。长期使用中阈值电压漂移,开关时间延长,最终失效。需用皮安表检测栅极漏电流确认。
六、高级参数检测(精准定位)
跨导检测(需晶体管图示仪):设置Vds=20V,逐步调节Vgs。正常器件在Vgs=4.5V时应达到标称电流的90%。Idss(零栅压漏电流)应<1μA,否则栅极漏电。
导通电阻测量:在栅极施加额定驱动电压(如12V),通10A电流,Vds应<100mV(Rds(on)<10mΩ)。若Vds>200mV,说明MOS未饱和或已退化。
热应力测试:用热风枪对MOS加热至80-100℃,监测D-S漏电流。优质MOS的Idss变化率<200%,劣化MOS会出现数量级跃升,预示热击穿风险。
七、实践要点与禁忌
防静电贯穿全程:未采取防静电措施时,勿触碰栅极引脚。测试台面应铺设防静电垫。
测试后必须放电:每次栅极测试完毕,用10kΩ电阻短接G-S,释放栅极电荷,避免残余电压影响下次测量。
驱动电压匹配:严禁用12V驱动逻辑电平MOS(Vth<1.5V),否则超过Vgs(max)=±20V导致击穿。
封装差异:TO-220/247封装有大散热片,SOT-23/TO-92为小信号管,测试时需注意散热条件对Rds(on)的影响。
多管并联:若测量显示某管导通压降异常低,但其他管正常,说明并联器件中该管已短路,需全部更换以保持参数一致。
总结:MOS管好坏检测的核心是体二极管压降、漏源绝缘性和栅极控制能力三项测试。万用表二极管档能快速识别90%的故障,简易电路测试可验证动态性能。牢记防静电和放电流程,可精准判断器件状态而不引入二次损伤。