Прибор для проверки полевых транзисторов

Самодельные приборы

материалы в категории

О том как проверить полевой транзистор мультиметром уже было рассказано в отдельной статье здесь, но можно так-же изготовить и простенький прибор для проверки полевых транзисторов.

Прибор позволяет проверять работоспособность полевых транзисторов с p-n переходом, с изолированным затвором и встроенным каналом (обедненный тип), а также одно- и двухзатворных транзисторов с изолированными затворами и индуцированным каналом (обогащенный тип).

Схема прибора для проверки полевых транзисторов

Переключателем S3 устанавливают, в зависимости от типа испытуемого транзистора, необходимую полярность напряжения на стоке. Для проверки транзисторов с затвором в виде p-n перехода и транзисторов с изолированным затвором и встроенным каналом переключатель S1 устанавливают в положение «обеднение», a S2 — в положение «подложка». 

Для проверки транзисторов с изолированными затворами и индуцированным каналом переключатель S1 переводят в положение «обогащение», a S2 — в положение «подложка» для однозатворных и «затвор 2» для двухзатворных транзисторов. 

После установки переключателей в нужные положения к гнездам разъема X1 подключают проверяемый транзистор, включают питание и, регулируя переменными резисторами R1 и R2 напряжения на затворах, наблюдают за изменением тока стока. 

Резисторы R3 и R4 ограничивают ток затвора в случае его пробоя или при ошибочной полярности напряжения на затворе (для транзисторов с затвором в виде p-n перехода). Резисторы R5 и R6 исключают возможность накопления статических зарядов на гнездах разъема X1 для подключения затворов. Резистор R8 ограничивает ток, протекающий через миллиамперметр P1. Мост (диоды VI-V4) обеспечивает требуемую полярность тока через измерительный прибор при любой полярности питающего напряжения.

 

Налаживание прибора сводится к подбору резистора R8*, обеспечивающего отклонение стрелки миллиамперметра на последнюю отметку шкалы при замкнутых гнездах «сток» и «исток». 

В приборе может быть использован миллиамперметр с током полного отклонения 10 мА или микроамперметр с соответствующим сопротивлением шунтирующего резистора R7*. Диоды V1-V4 — любые, маломощные, германиевые. Номинальное сопротивление резисторов R1 и R2 — в пределах 5,1…47 кОм. 

Прибор питается от двух батарей «Крона» или от двух аккумуляторов 7Д-0,1. 

Данным прибором можно измерять и напряжение отсечки (прибор Р1 должен быть на ток 100 мкА). Для этого параллельно гнездам «затвор 1» и «исток» устанавливают дополнительные гнезда, к которым подключают вольтметр. 

Последовательно с резистором R7* включают кнопку, при нажатии на которую шунтирующий резистор отключается. При нажатой кнопке устанавливают ток стока 10 мкА и по внешнему вольтметру определяют напряжение отсечки. 

Простейший пробник для проверки полевых транзисторов (Полевых Мышей.)

В данной статье будет представлена, на мой взгляд, самая простейшая, но не менее эффективная схема Полевых Мышей (полевых транзисторов). Эта схема я думаю, по праву займет одно из своих лидирующих месть в интернете, по простоте и надежности сборки. Так как ни мотать, ни сгорать тут просто нечему… Количество деталей минимум. Причем схема не критична к номиналам деталей… И может быть собрана практически из хлама, при этом не теряя свою работоспособность…

Многие скажут, зачем какой то-  пробник для транзисторов? Если все можно проверить обычным мультимитром… И в какой то степени они будут правы… Что бы собрать пробник надо минимум иметь паяльник и тестер… Для проверке все тех же диодов и резисторов. Соответственно ,что если есть тестер то пробник не нужен. И да и нет. Тестером (мультимитром) конечно можно проверить полевой транзистор (полевую мышь) на работоспособность… Но мне кажется это сделать намного сложнее чем проверить ту же полевую мышь пробником… Не буду объяснять в данной статье как работает полевая мышь (полевой транзистор). Так, как для специалиста это все давно известно, и не интересно, а для новичка всё сложно и замудрено. Так что было решено обойтись без занудных объяснений принципа работы полевой мыши (полевого транзистора).

Итак, схема пробника, и как им проверить полевую мышь (полевой транзистор) на живучесть.

 

Собираем данную схему, хоть на печатной плате (печатка прилагается в конце статьи). Хоть навесным монтажом. Номиналы резисторов могут отличатся примерно на 25% в любую сторону.

Кнопка любая без фиксации.

Светодиод можно поставить хоть биполярный, двухцветный, хоть два встречно параллельных. Либо даже просто один. Если вы планируете проверять транзисторы только одной структуры.. Только N канального типа или только P канального типа.

Схема собрана для полевых мышей N канального типа. При проверке транзисторов P канального типа придется поменять полярность питания схемы. Поэтому в схему был добавлен еще один встречный светодиод, параллельно первому.. В случае если понадобится проверить полевую мышь (полевой транзистор) P канального типа.

Многие наверно заметят сразу, что в схеме отсутствует переключатель полярности питания.

Это сделано по нескольким причинам.

1 Такого подходящего переключателя не оказалось в наличии.

2 Просто, чтобы не запутаться в каком положении должен находиться переключатель при проверки соответствующего транзистора. Мне чаще попадают транзисторы  N канальные, чем  P канальные. Поэтому при необходимости мне не сложно просто поменять проводки местами. Для проверки P канальных полевых мышей (полевых транзисторов).

3 Просто для упрощения и удешевления схемы.

 

Как схема работает? Как проверять полевых мышей на живучесть?

Собираем схему и подключаем транзистор (полевую мышу) К соответствующим клеммам схемы (сток, исток, затвор).

 

Ничего не нажимая, подключаем питание. Если светодиод не горит уже хорошо.

Идем дальше. Нажимаем на кнопку. Светодиод должен загореться. Что свидетельствует о целостности полевого транзистора (значит полевая мышь жива и здорова).

 

Если же при правильном подключении транзистора к пробнику ,подаче питания и НЕ нажатой кнопки светодиод загорится… Значит транзистор пробит.

Соответственно если при нажатой кнопке светодиод НЕ горит. Значит транзистор в обрыве.

Вот и вся хитрость. Всё гениально просто. Удачи.

 

P/S. Почему в статье полевой транзистор, называю полевой мышью? Всё очень просто. Вы когда ни будь встречали в поле транзисторы? Ну так.. Просто. Они там живут, или растут? Думаю, что нет. А  вот полевые мыши есть… И тут они наиболее уместны, чем полевые транзисторы.

И почему вас удивляет сравнение полевого транзистора с полевой мышью? Ведь есть же, например сайт радиокот или радиоскот. И многие другие сайты с подобными названиями.. Которые на прямую никакого отношения к живности не имеют… Так что.

Так же считаю, что вполне можно назвать биполярный транзистор, например полярным белым медведем….

И еще хочу выразить огромную благодарность автору этой схемы пробника В. Гончарук.

 

Скачать

 

Как проверить полевой транзистор мультиметром. Часть 1. Транзистор с управляющим p-n переходом. — Интернет-журнал «Электрон» Выпуск №4

Продолжаем рубрику проверки электрорадиоэлементов, и сегодня я представляю первую статью по проверке полевых транзисторов тестером или как сейчас принято говорить — мультиметром.

Перед началом проверки полевых транзисторов рассмотрим, какие бывают виды полевых транзисторов.

На рисунке 1 вы видите классификацию полевых транзисторов.

Из этого рисунку видно, что полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с управляющим p-n переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором.

В зарубежной литературе полевой транзистор с управляющим p-n переходом обозначается как JFET(junction gate field-effect transistor), а транзистор с изолированным затвором — MOSFET (Metall-Oxid-Semiconductor FET).

Сегодня я вам расскажу, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом, а в следующем выпуске журнал перейдем к проверке MOSFET транзистора, так что не забываем подписываться на журнал. Форма подписки после статьи.

Для начала кратко рассмотрим структуру транзистора и принцип его работы.

Полевые транзисторы бывают n-канальные и p-канальные. В виду того, что широкое распространение получили n-канальные полевые транзисторы, на их примере и рассмотрим принцип работы полевого транзисторы с управляющим p-n переходом.

Итак, транзистор состоит из n-полупроводника с внедренными в него высоколегированными n-областями с большой концентрацией носителей заряда – электронов. Сам полупроводник находится на подложке p-типа, которая соединена с еще одной p-областью. Вместе эти области называются затвором (gate). Таким образом, каждая высоколегированная n-область создает с p-подложкой свой p-n переход.

Та часть n-полупроводника, которая находится между p-областями (затворами) называется каналом (в частности каналом n-типа).

Если к высоколегированным n-областям подключить источник напряжение, то в канале создастся электрическое поле, под воздействием этого поля электроны из n-области, к которой подключен «минус» источника будут перемещаться в n-область, к которой подключен «плюс» источника напряжения. Таким образом, через канал потечет электрический ток. Величина этого тока будет напрямую зависеть от электропроводности канала, которая в свою очередь зависит от площади поперечного сечения канала. Нетрудно догадаться, что площадь поперечного сечения канала зависит от ширины p-n переходов.

Та область, от которой движутся носители заряда, а в случае n-канала это электроны, называется истоком (source), а к которой движутся – стоком (drain).

Если на затвор относительно истока подать отрицательное напряжение, то p-n переход, образованный между затвором и истоком будет смещаться в обратном направлении, при этом ширина запирающего слоя будет увеличиваться, тем самым сужая размеры канала и уменьшая электропроводность.

Таким образом, изменяя напряжение между затвором и истоком, мы можем управлять током через канал полевого транзистора.

На этом об устройстве полевого транзистора все, далее в подробности углубляться я не буду, так как этого будет достаточно, что бы понять, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом.

Исходя из вышеизложенного можно составить эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом, как мы делали при проверке биполярного транзистора.

При составлении схемы будем руководствоваться следующими принципами:

1. В транзисторе имеются два p-n перехода, первый между затвором и истоком, второй между затвором и стоком.

2. Канал между истоком и стоком при отсутствии отрицательного запирающего напряжения на затворе не закрыт и электропроводен, то есть имеет определенное значение сопротивления.

3. Теперь p-n переходы обозначим диодами, а электропроводность канала резистором.

Составляем эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом.

 

Теперь зная эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом можно построить алгоритм или схему проверки полевого транзистора.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа.

1. Проверка сопротивления канала (на рис. R)

Для проверки сопротивления канала с помощью мультиметра необходимо на приборе установить режим измерения сопротивления, предел измерения 2000 Ом.

Измерить сопротивление между истоком и стоком транзистора при разной полярности подключения щупов мультиметра.

Значения сопротивления канала при разной полярности подключения щупов должны быть примерно одинаковыми.

2. Проверка p-n перехода исток-затвор (на рис. VD1).

Включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный (плюсовой ) щуп мультиметра подключаем на затвор (имеет p-проводимость), а черный на исток. Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе, которое должно быть в пределах 600-700 мВ.

Меняем полярность подключения щупов (красный на исток, черный на затвор), мультиметр, в случае исправности транзистора показывает бесконечность (на дисплее «1»), то есть переход включен в обратном направлении и закрыт.

3. Проверка p-n перехода сток-затвор (на рис. VD2).

Так же проверяем исправность p-n перехода сток-затвор. То есть включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный (плюсовой ) щуп мультиметра подключаем на затвор (имеет p-проводимость), а черный на сток. Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе затвор-сток, которое должно быть в пределах 600-700 мВ.

Меняем полярность подключения щупов (красный на сток, черный на затвор), мультиметр, в случае исправности транзистора показывает бесконечность (на дисплее «1»), то есть переход включен в обратном направлении и закрыт.

Если все три условия выполнились, то считается, что полевой транзистор исправен.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом p-типа.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом p-типа осуществляется по вышеизложенному алгоритму, за исключением того, что при проверке p-n переходов полярность подключения щупов мультиметра меняется на противоположную.

Для наглядности и простоты понимания процесса я записал для вас видео как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом, где я проверяю транзистор с каналом p-типа.

Схема тестера для проверки биполярных и полевых транзисторов

Пробник, схема которого приведена на рис. 14.4, позволяет проверять как биполярные, так и полевые транзисторы разной структуры, малой и средней мощности. Схема пробника представляет собой генератор звуковой частоты, в котором колебания возникают благодаря обратной связи между затвором I и истоком. Для увеличения обратной связи использован повышающий трансформатор ТІ, так как коэффициент передачи каскада с таким включением транзистора меньше единицы. Подключив к зажимам испытываемый транзистор, прослушивают колебания генератора через наушники.

Рис. 14.4. Принципиальная схема универсального пробника проверки транзисторов

Вращением оси резистора R5 добиваются устойчивой генерации, если же она отсутствует, то необходимо поменять местами выводы подключения первичной обмотки I трансформатора ТІ. В зависимости от структуры транзистора, переключателем SA1 устанавливают нужную полярность подключения источника питания. В конструкции пробника используется согласующий трансформатор от любого промышленного карманного приемника или радиоконструктора «Мальчиш».

При самостоятельном изготовлении трансформатора для сердечника используются стандартные пермал-лоевые пластины типа Ш4х8, обмотка I содержит 2150 витков, а обмотка II — 320×2 витков. Обе обмотки наматываются проводом ПЭТВ-2 0,06. Головной телефон BF1 — малогабаритный сопротивлением 50…1200 Ом, например, ТА-2, ТМ-3 или капсюль ТА-56А. Пробник собирают в небольшой пластмассовой коробочке, на верхней крышке устанавливают гнезда для подключения транзисторов и кнопки включения и переключения полярности источника питания, а на одной из боковых сторон — гнездо для подключения наушников и переменный резистор R5. При проверке выводы биполярных транзисторов подключаются к следующим зажимам: эмиттер — XS5, база — XS2, коллектор — XS4, а полевых транзисторов типа КП103, КП302: исток — XS5, затвор — XS3, сток — XS4; с одним изолированным затвором — подключаются к гнездам.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

Простые схемы для проверки транзисторов. Универсальный прибор для проверки радиоэлементов из стрелочного тестера. Быстрая точная проверка транзистора

Транзисторов и электролитических конденсаторов.

Пробник для проверки транзисторов, диодов — первый вариант

Данная схема построена на базе симметричного мультивибратора, но отрицательные связи сквозь конденсаторы С1 и С2 снимаются с эмиттеров транзисторов VT1 и VT4. В тот момент, когда VT2 заперт, положительный потенциал через открытый VT1 создает слабое сопротивление на входе и, таким образом, увеличивается нагрузочное качество пробника .

С эмиттера VT1 положительный сигнал поступает через С1 на выход . Через открытый транзистор VT2 и диод VD1, конденсатор С1 разряжается, в связи с чем данная цепь обладает небольшим сопротивлением.

Полярность выходного сигнала с выходов мультивибратора изменяется с частотой примерно 1кГц и амплитуда его составляет около 4 вольт.

Импульсы с одного выхода мультивибратора идут на разъем X3 пробника (эмиттер проверяемого транзистора), с другого выхода на разъем X2 пробника (база) через сопротивление R5, а также и на разъем X1 пробника (коллектор) через сопротивление R6, светодиоды HL1, HL2 и динамик. В случае исправности проверяемого транзистора загорится один из светодиодов (при n-p-n – HL1, при p-n-p – HL2)

Если же при проверки горят оба светодиода – транзистор пробит, если не горит ни один из них то, скорее всего, у проверяемого транзистора внутренний обрыв. При проверке диодов на исправность, его подсоединяют к разъемам X1 и X3. При исправном диоде будет гореть один из светодиодов, в зависимости от полярности подключения диода.

Так же пробник обладает звуковой индикацией, что очень удобно при прозвонке монтажных цепей ремонтируемого устройства.

Второй вариант пробника для проверки транзисторов

Данная схема по функционалу схожа с предыдущей, но генератор построен не на транзисторах, а на 3-х элементах И-НЕ микросхемы К555ЛА3.
Элемент DD1.4 применяется в роли выходного каскада — инвертор. От сопротивления R1 и емкости C1 зависит частота выходных импульсов. Пробник, возможно, применить и для . Его контакты подключают к разъемам Х1 и Х3. Поочередное мигание светодиодов свидетельствует об исправном электролитическом конденсаторе. Время завершения горения светодиодов связано с величиной емкости конденсатора.

Вероятно нет такого радиолюбителя который бы не исповедовал культ радиотехнического лабораторного оборудования. В первую очередь это , приставки к ним и пробники, которые в большинстве являются изготовленными самостоятельно. А так как измерительных приборов много не бывает и это аксиома, как-то собрал небольшой по размерам и с весьма несложной схемой испытатель транзисторов и диодов. Давно уже есть не плохой мультиметр, а самодельным тестером, во многих случаях, продолжаю пользоваться по прежнему.

Схема прибора

Конструктор пробника состоит всего из 7 электронных компонентов + печатная плата. Собирается быстро и работать начинает абсолютно без всякой настройки.

Схема собрана на микросхеме К155ЛН1 содержащей шесть инверторов.При правильном подключении к ней выводов исправного транзистора зажигается один из светодиодов (HL1 при структуре N-P-N и HL2 при P-N-P). Если неисправен:

1. пробит, вспыхивают оба светодиода
2. имеет внутренний обрыв, оба не зажигаются

Проверяемые диоды подключаются к выводам «К» и «Э». В зависимости от полярности подключения загораться будут HL1 или HL2.

Компонентов схемы совсем не много но лучше изготовить печатную плату, хлопотно паять провода к ножкам микросхемы напрямую.

И постарайтесь не забыть поставить под микросхему панельку.

Пользоваться пробником можно и без установки его в корпус, но если затратить ещё немного время на его изготовление, то будете иметь полноценный, мобильный пробник, который уже можно взять с собой (например на радиорынок). Корпус на фото изготовлен из пластмассового корпуса квадратной батарейки, которая уже своё отработала. Всего-то делов было удалить прежнее содержимое и отпилить излишки, просверлить отверстия под светодиоды и приклеить планку с разъёмами для подключения проверяемых транзисторов. На разъёмы не лишним будет «одеть» цвета опознавания. Кнопка включения обязательна. Блок питания это привёрнутый несколькими винтами к корпусу батарейный отсек формата ААА.

Крепёжные винты, небольшого размера, удобно пропустить через плюсовые контакты и привернуть с обязательным использованием гаек.

Испытатель в полной готовности. Оптимальным будет использование аккумуляторов ААА, четыре штуки по 1,2 вольта дадут лучший вариант питаемого напряжения в 4,8 вольта.

Данное устройство, схему которого легко собрать позволит проверить транзисторы любой проводимости, не выпаивая иx из схемы. Схема прибора, собрана на основе мультивибратора. Как видно из схемы, вместо нагрузочных резисторов в коллекторы транзисторов мультивибратора включены транзисторы противоположной основным транзисторам проводимостью. Таким образом, схема генератора представляет комбинацию мультивибратора и триггера.

Схема простого транзисторного тестора

Как видите схема транзисторного тестора проще некуда. Практически любой биполярный транзистор имеет три вывода, эмиттер-база-коллектор. Для того что бы он заработал, на базу необходимы подать небольшой ток, после этого полупроводник открывается и может пропускать через себя значительно больший ток через эмиттерный и коллекторный переходы.

На транзисторах T1 и T3 собран триггер, кроме того они являются активной нагрузкой транзисторов мультивибратора. Остальная часть схемы это цепи смещения и индикации испытуемого транзистора. Данная схема работает в диапазоне питающих напряжений от 2 до 5 В, а ее ток потребления изменяется от 10 до 50 мА.

Если использовать блок питания на 5 В, то для снижения тока потребления резистора R5 лучше увеличить до 300 Ом. Частота мультивибратора в этой схеме около 1,9 кГц. При этой частоте свечение светодиода выглядит как непрерывное.

Данное устройство для проверки транзисторов просто незаменимо для сервисных инженеров, так как позволяет существенно сократить время поиска неисправности. Если проверяемый биполярный транзистор исправен, то горит один светодиод, в зависимости от его проводимости. Если горят оба светодиода, то это происходит только из-за внутреннего обрыва. Если не горит ни один из них, то значит имеется замыкания внутри транзистора.

Приведенный рисунок печатной платы имеет размерами 60 на 30 мм.

Вместо заложенных в схему транзисторов можно использовать транзисторы КТ315Б, КТ361Б с коэффициентом усиления выше 100. . Диоды абсолютно любые, но кремниевые типа КД102, КД103, КД521. Светодиоды тоже любые.

Внешний вид собранного транзисторного пробника на макетной плате. Его можно разместить в корпусе от сгоревшего китайского тестера, надеюсь, эта конструкция понравится вам своим удобством и функциональностью.

Схема данного пробника достаточно проста для повторения, но будет достаточно полезна при отбраковки биполярных транзисторов.

На элементах ИЛИ-НЕ Д1.1 и Д1.2 выполнен генератор, который управляет работой транзисторного коммутатора. Последний предназначен для изменения полярности питающего напряжения на тестируемом транзисторе. С помощью увеличения сопротивления переменного резистора, добиваются свечения одного из светодиодов.

По цвету светодиода определяют структуру проводимости транзистора. Калибровку шкалы переменного резистора осуществляют с помощью заранее подобранных транзисторов.

Всем доброго времени суток, хочу представить вот такой пробник для транзисторов, который точно покажет рабочий он или нет, ведь это надёжнее, чем просто прозванивать его выводы омметром как диоды. Сама схема показана дальше.

Схема пробника

Как мы видим, эта обыкновенный блокинг-генератор. Запускается он легко — деталей очень мало и перепутать что-либо при сборке сложно. Что нам нужно для сборки схемы:

1. Макетная плата
2. Светодиод любого цвета
3. Кнопка без фиксации
4. Резистор номиналом в 1К
5. Ферритовое кольцо
6. Проволока лакированная
7. Панелька для микросхем

Детали для сборки

Давайте подумаем, что откуда можно наковырять. Такую макетную плату можно сделать самому или купить, самый простой способ собрать навесом или на картонке. Светодиод можно выковырять из зажигалки или из китайской игрушки. Кнопку без фиксации можно ковырнуть с той-же китайской игрушки, либо от любого сгоревшего бытового устройства с подобным управлением.

Резистор не обязательно номиналом 1К — он может отклоняться от заданного номинала в пределах 100R до 10К. Ферритовое кольцо можно достать из энергосберегающей лампы, и не обязательно кольцо — можно использовать также Ш ферритовые трансформаторы и ферритовые стержни, количество витков от 10 до 50 витков.

Проволока лакированная, диаметр допустимо брать практически любой от 0.5 до 0.9 мм, количество витков одинаковое. Способ соединения обмоток для правильной роботы узнаете в процессе испытаний — если не заработает, то просто поменяете местами концы выводов. Вот и все, а теперь небольшое видео работы.

Видео работы испытателя

13-07-2016

Андрей Барышев, г. Выборг

Стрелочные тестеры типа 4353, 43101 и другие в свое время были широко распространены. Приборы имели встроенную защиту и позволяли производить измерения различных электрических параметров, однако отличались громоздкостью, а при измерении емкости конденсаторов были привязаны к сетевому напряжению. При этом тестеры имели неплохие стрелочные измерительные головки, которые можно использовать в конструкции с гораздо меньшими габаритами и бóльшими возможностями. Так, с использованием этой головки был сделан небольшой настольный аналоговый измерительный прибор с минимальным количеством элементов управления. Он позволяет с достаточной для радиолюбителя точностью измерять емкость неполярных конденсаторов (5 пФ — 10 мкФ), индуктивность катушек (от единиц мкГн до 1 Гн), емкость электролитических конденсаторов (1 мкФ — 10 000 мкФ) и их ESR, иметь «под рукой» фиксированные образцовые частоты (10, 100. 1000 Гц, 10, 100, 1000 кГц) и, кроме того, в него может быть добавлен встроенный модуль для оперативной проверки работоспособности различных транзисторов малой и большой мощности и определения цоколевки неизвестных транзисторов. Причем проверить параметры большинства элементов можно, не выпаивая их из схемы.

Модульная конструкция прибора позволяет использовать только необходимые функциональные узлы. Ненужные модули можно легко исключить, а нужные так же легко добавить при желании. Возможность сохранения «родных» функций прибора — измерения напряжений и токов — также имеется. Ну и, конечно, стрелочная измерительная головка может быть любой другой (с током полного отклонения 50 … 200 мкА), это не принципиально. Далее будут даны схемы и описания отдельных функциональных «модулей» прибора, а затем — структурная схема всего прибора полностью и схема коммутации отдельных его узлов. Все схемы были не раз проверены на практике и показали стабильную и надежную работу, без сложных настроек и использования каких-либо специфических деталей. При необходимости сделать компактный прибор для проверки конкретных компонентов и их параметров каждую такую схему-модуль можно использовать отдельно.

Генератор образцовых частот

Использована широко распространенная схема генератора на цифровых элементах, которая при всей своей простоте обеспечивает набор необходимых рабочих частот с хорошей точностью и стабильностью, не требуя при этом никаких настроек.

Генератор на микросхеме К561ЛА7 (или ЛЕ5) синхронизирован кварцевым резонатором в цепи обратной связи, определяющим частоту сигнала на его выходе (выводы 10, 11), равную в данном случае 1 МГц (Рисунок 1). Сигнал генератора последовательно проходит через несколько каскадов делителей частоты на 10, собранных на микросхемах К176ИЕ4, СD4026 или любых других. С выхода каждого каскада снимается сигнал с частотой в десять раз меньшей входной частоты. C помощью любого переключателя на шесть положений сигнал с генератора или с любого делителя можно вывести на выход. Правильно собранная из исправных деталей схема работает сразу и не нуждается в настройке.. Конденсатором С1 при желании можно в небольших пределах подстраивать частоту. Схема питается напряжением 9 В.

Модуль измерения L, C

Схема каскада для измерения емкости неполярных конденсаторов и индуктивностей показана на Рисунке 2. Входной сигнал подается непосредственно с выхода переключателя диапазонов измерений (SA1 на Рисунке 1). Сформированный прямоугольный импульсный сигнал, поступающий на выход «F» через ключевой транзистор VT1, можно использовать для проверки или настройки других устройств. Уровень выходного сигнала можно регулировать резистором R4. Этот сигнал подается также на измеряемый элемент — конденсатор или индуктивность, подключенные, соответственно, к клеммам «C» или «L», при этом переключатель SA2 устанавливается в соответствующее положение. К выходу «Uизм.» подключается непосредственно измерительная головка (возможно, через добавочное сопротивление; см. ниже «Модуль индикации»). Резистор R5 служит для установки пределов измерений индуктивностей, а R6 — емкостей. Для калибровки каскада к клеммам «Сх» и «Общий» на диапазоне 1 кГц подключаем образцовый конденсатор 0.1 мкФ (см. схему на Рисунке 1) и подстроечным резистором R6 устанавливаем стрелку прибора на конечное деление шкалы.

Затем подключаем конденсаторы, например, емкостью 0.01, 0.022, 0.033, 0.047, 0.056, 0.068 мкФ и делаем соответствующие метки на шкале. После чего таким же образом калибруем шкалу индуктивностей, для чего на этом же диапазоне 1 кГц подключаем к клеммам «Lx» и «Общий» образцовую катушку индуктивностью 10 мГн и подстроечным резистором R5 устанавливаем стрелку на конечное деление шкалы. Впрочем, калибровать прибор можно и на любом другом диапазоне (например, при частоте 100 кГц или 100 Гц), подключая в качестве образцовых соответствующие емкости и индуктивности, согласно выбранному диапазону.

Напряжение питания каскада (Uпит) — 9 В.

Модуль измерения электролитических конденсаторов (+C и ESR)

Модуль представляет собой микрофарадометр, в котором определение емкости производится косвенным образом путем измерения величины напряжения пульсаций на резисторе R3, которое будет меняться обратно пропорционально емкости периодически перезаряжаемого конденсатора. Можно измерять емкости оксидных (электролитических) конденсаторов в диапазонах 10-100, 100-1000 и 1000-10000 мкФ.

Измерительный узел для электролитических конденсаторов собран на транзисторе Т1 (Рисунок 3). На вход (R1) подается сигнал непосредственно с выхода генератора-делителя (схема на Рисунке 1), включать который можно параллельно предыдущему модулю. Резистор R1 подбираем в зависимости от типа использованного транзистора Т1 и чувствительности используемой измерительной головки. Резистор R2 ограничивает ток коллектора транзистора в случае короткого замыкания в проверяемом конденсаторе. В отличие от других модулей, здесь требуется пониженное стабильное питание 1.2 — 1.8 В; схема стабилизатора на такое напряжение будет приведена ниже на Рисунке 6. Следует отметить, что при измерениях полярность подключения конденсатора к клеммам «+Сх» и «Общий» не имеет значения, а измерения можно выполнять, не выпаивая конденсаторы из схемы. Перед началом измерений резистором R4 стрелка устанавливается на нулевую отметку (конец шкалы).

Перед началом измерений (при отсутствии измеряемого конденсатора «+Сх») резистором R4 стрелка устанавливается на нулевую отметку (конечное деление шкалы). Калибровка шкалы «+Сх» может производиться на любом диапазоне. Например, переводим переключатель SA1 в положение, соответствующее частоте 1 кГц. С помощью R4 устанавливаем стрелку прибора на «0» (конец шкалы) и, подключая к клеммам «+Сх» и «Общий» образцовые конденсаторы емкостью 10, 22, 33, 47, 68 и 100 мкФ, делаем соответствующие отметки на шкале. После этого на других диапазонах (10 Гц и 100 Гц) эти же отметки будут соответствовать емкостям с номиналами в 10 и 100 раз бóльшими, то есть, от 100 до 1000 мкФ (100, 220, 330, 470, 680 мкФ) и от 1000 до 10000 мкФ, соответственно. В качестве образцовых здесь можно использовать танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы, имеющие наиболее стабильные во времени параметры, например, типов К53-1 или К53-6А.

Узел измерения ESR содержит отдельный генератор 100 кГц, собранный на микросхеме 561ЛА7 (ЛЕ5) по такой же схеме, как и основной генератор на Рисунке 1. Здесь особой стабильности не требуется, и частота может быть любой от 80 до 120 кГц. От величины последовательного эквивалентного сопротивления подключенного к клеммам конденсатора зависит ток, протекающий через обмотку I трансформатора (намотан на ферритовом кольце диаметром 15 — 20 мм). Марка феррита роли не играет, но, возможно, число витков первичной обмотки нужно будет подкорректировать. Поэтому лучше сначала намотать обмотку II, а первичную — поверх нее. Выпрямленное постоянное напряжение после диода VD5 подается на измерительную головку (модуль индикации на Рисунке 4). Диоды VD3, VD4 ограничивают возможные броски напряжений для защиты стрелочной головки от перегрузки. Здесь полярность подключения конденсатора также не важна, и измерения можно проводить непосредственно в схеме.

Пределы измерения можно менять в широких пределах подстроечным резистором R5 — от десятых долей Ома до нескольких Ом. Но при этом следует учитывать влияние сопротивления проводов от клемм «ESR» и «Общий». Они должны быть как можно короче и большого сечения. Если этот модуль будет расположен вблизи с другим источником импульсных сигналов (например, рядом с генератором Рисунок 1), возможен срыв генерации узла на микросхеме. Поэтому узел измерения «ESR» лучше собрать на отдельной небольшой плате и поместить в экран (например, из жести), соединенный с общим проводом.

Для калибровки шкалы «ESR» подключаем к клеммам «ESR» и «Общий» резисторы сопротивлением 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2. 3 Ом и делаем соответствующие отметки на шкале. Чувствительность прибора можно регулировать изменением сопротивления подстроечного резистора R5.

Питание измеритель ESR, так же, как и остальные схемы модуля, напряжением 9 В.

Схема соединений модулей прибора

Как видно из Рисунка 4, соединение всех «модулей» не представляет сложности. Модуль индикации включает в себя измерительную головку, зашунтированную конденсатором (100 … 470 мкФ) для устранения «дрожания» стрелки при измерениях в диапазонах с низкой частотой задающего генератора. В зависимости от чувствительности измерительной головки может понадобиться добавочное сопротивление.

Следует иметь в виду, что клемма «Общий» на Рисунке 2 (модуль измерения «C» и «L») не является общим проводом схемы (!) и требует отдельного гнезда.

Дополнения

Составной транзистор Т1 (схема Рисунке 3) при необходимости можно заменить узлом из двух транзисторов меньшей мощности, а в источнике питания 1.4 В можно использовать простой стабилизатор на одном транзисторе. Как это сделать, показано на Рисунках 5 и 6. Функцию стабилитрона здесь выполняют кремниевые диоды VD1-VD3 с суммарным прямым падением напряжения порядка 1.5 В. Включать диоды, в отличие от стабилитрона, нужно в прямом направлении.

При желании можно дополнить прибор модулем для быстрой проверки транзисторов. С его помощью можно проверять любые биполярные транзисторы, а также полевые транзисторы малой и средней мощности. Причем биполярные транзисторы и, в ряде случаев, полевые, можно проверять без выпаивания их из схемы. Представленная на Рисунке 7 схема представляет собой комбинацию мультивибратора и триггера, где вместо резисторов нагрузки в коллекторные цепи транзисторов мультивибратора включены транзисторы с идентичными параметрами, но противоположной структуры (VT2, VT3). Резисторы R6, R7 задают необходимое напряжение смещения рабочей точки проверяемого транзистора, а R5 ограничивает ток через светодиоды и определяет яркость их свечения.

В зависимости от типа используемых светодиодов, возможно, придется подобрать сопротивление R5, ориентируясь на оптимальную яркость их свечения, или же поставить дополнительный гасящий резистор в цепь питания 9 В. Следует заметить, что эта схема работает с питающим напряжением, начиная от 2 В. Когда к клеммам «Э», «Б», «К» ничего не подключено, оба светодиода мигают. Частоту мигания можно подстраивать, меняя емкости конденсаторов С1 и С2. При подключении к клеммам исправного транзистора один из светодиодов погаснет, в зависимости от типа его проводимости — p-n-p или n-p-n. Если транзистор неисправен, оба светодиода будут мигать (внутренний обрыв) или оба погаснут (замыкание). Помимо клемм «Э», «Б», «К» на самом приборе (клеммная колодка, «фрагмент» панельки под микросхемы и прочее), можно параллельно им вывести из корпуса на проводах соответствующие щупы для проверки транзисторов на платах. При испытаниях полевых транзисторов клеммы «Э», «Б», «К» соответствуют выводам «И», «З», «С».

Следует учесть, что полевые транзисторы или очень мощные биполярные все-таки лучше проверять, выпаяв из платы.

При измерениях номиналов любых элементов непосредственно на плате следует обязательно отключить питание схемы, в которой производятся измерения!

Прибор занимает мало места, умещаясь в корпусе 140×110×40 мм (см. фото справа в начале статьи) и позволяет с достаточной для радиолюбителей точностью проверять практически все основные типы радиокомпонентов, чаще всего используемых на практике. Прибор без нареканий эксплуатируется в течение нескольких лет.

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться .

Прибор для проверки мощных полевых транзисторов мосфет

Для проверки исправности полевого транзистора можно воспользоваться любым цифровым мультиметром с функцией «прозвонки» диодов. Данная функция работает таким образом, что позволяет измерить прямое падение напряжения на p-n-переходе, которое и будет отображено на дисплее мультиметра в ходе тестирования.

В процессе данной проверки мультиметр способен пропустить через проверяемую цепь ток в пределах нескольких миллиампер, и если падение напряжения окажется при этом слишком малым, то в случае наличия у прибора функции звукового оповещения, он запищит. А поскольку в любом полевом транзисторе присутствуют p-n-переходы, то можно рассчитывать на вполне адекватный результат.

Прежде чем проверять полевой транзистор на исправность, замкните на секунду фольгой все его выводы чтобы снять статический заряд, чтобы разрядить все его переходные емкости, включая емкость затвор-исток.

Проверка встроенного обратного диода

Практически в любом современном полевом транзисторе, за исключением специальных их типов, параллельно цепи сток-исток включен внутренний «защитный» диод.

Наличие этого диода внутри полевика обусловлено особенностями технологии производства мощных транзисторов. Иногда он мешает, считается паразитным, однако в большинстве полевых транзисторов без него, как части цельной структуры электронного компонента, не обойтись. Следовательно, в исправном полевом транзисторе данный диод тоже должен быть исправным. В n-канальном полевом транзисторе данный диод включен катодом к стоку, анодом — к истоку, а в p-канальном — анодом к стоку, катодом — к истоку.

Включите мультиметр в режим «прозвонки» диодов. Если полевой транзистор является n-канальным, то красный щуп мультиметра приложите к его истоку (source), а черный — к стоку (drain).

Обычно сток находится посередине и соединен с проводящей подложкой транзистора, а истоком является правый вывод (уточните это в datasheet). В случае если внутренний диод исправен, на дисплее мультиметра отобразится прямое падение напряжения на нем – в районе 0,4-0,7 вольт. Если теперь положение щупов изменить на противоположное, то прибор покажет бесконечность. Если все так, значит внутренний диод исправен.

Проверка цепи сток-исток

Полевой транзистор управляется электрическим полем затвора. И если емкость затвор-исток зарядить, то проводимость в направлении сток-исток увеличится.

Итак, если транзистор является n-канальным, приложите черный щуп к затвору (gate), а красный — к истоку, и через секунду измените расположение щупов на противоположное — красный к затвору, а черный — к истоку. Так мы сначала наверняка разрядили затвор, а после — зарядили его. Затвор обычно слева, а исток — справа (см. datasheet).

Теперь красный щуп переместите с затвора — на сток, а черный пусть останется на истоке. Если транзистор исправен, то как только вы переместите красный щуп с затвора на сток, мультиметр покажет что на стоке есть падение напряжения (не бесконечное, но может увеличиваться) — это значит, что транзистор перешел в проводящее состояние.

Теперь красный щуп на исток, а черный — на затвор (разряжаем затвор противоположной полярностью), после чего снова красный щуп на сток, а черный — на исток. Прибор должен показать бесконечность — транзистор закрылся. Для p-канального полевого транзистора щупы просто меняются местами.

Если прибор запищит

Если на этапе проверки сток-исток прибор запищит, это может быть вполне нормальным, ведь у современных полевых транзисторов сопротивление сток-исток в открытом состоянии бывает очень маленьким. Главное — чтобы не было звона затвор-исток и сток-исток, особенно в тот момент когда затвор заряжен противоположной полярностью. Как вариант, можно соединить затвор с истоком и в таком положении прозвонить сток-исток (для n-канального красный на сток, черный — на исток), прибор должен показать бесконечность.

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

Часто в ремонте разной электронной техники возникает подозрение в неисправности биполярных или полевых (Mosfet) транзисторов. Помимо специализированных приборов и пробников для проверки транзисторов, существуют способы доступные всем, из минимума нам подойдет самый простой тестер или мультиметр.

Как мы знаем транзисторы, в основном, бывают двух разновидностей: биполярные и полевые, принцип работы их похож но способы проверки существенно отличаются, поэтому мы рассмотрим разные методы проверки для каждых транзисторов по отдельности.

Проверка биполярных транзисторов

Способы проверки биполярных транзисторов достаточно просты и для удобства нужно помнить что биполярный транзистор условно представляет из себя два диода с точкой по середине, по сути из двух p-n переходов.

Биполярные транзисторы существуют двух типов проводимости: p-n-p и n-p-n что необходимо помнить и учитывать при проверке.

А диод как мы знаем, пропускает ток только в одну сторону, что мы и будем проверять.
Если так получится что ток проходит в обе стороны перехода то это явно указывает на то что транзистор «пробит» но это все условности, в реальности же при замере сопротивления ни в какой из позиций проверяемых переходов не должно быть «нулевого» сопротивления – поэтому это и есть самый простой способ выявления поломки транзистора.
Ну а теперь рассмотрим более достоверные способы проверки и поподробней.

И так выставляем тестер или мультиметр в режим прозвонки (проверка диодов), дальше нужно убедится в том что щупы вставлены в правильные разъемы (красный и черный), а на дисплее нет значка «разряжен». На дисплее должна быть единица а при замыкание щупов должны высветится нули (или близкие к нулям значения), также должен прозвучать звуковой сигнал. И так мы убедились в выборе правильного режима мультиметра, можем приступать к проверке.

И так поочередно проверяем все переходы транзистора:

• База – Эмиттер – исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.

• База – Коллектор – исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.

• Эмиттер – Коллектор – в исправном состояние сопротивление перехода должно быть «бесконечное», то есть переход не должен пропускать ток или прозваниватmся ни в одном из положений полярности.

В зависимости от полярности транзистора (p-n-p или n-p-n) будит зависить лишь направление «прозвонки» переходов база-эмиттер и база-коллектор, с разной полярностью транзисторов направление будет противоположное.

Как определяется «пробитый» переход?
Если мультиметр обнаружит что какой ли бо из переходов (Б-К или Б-Э) в обоих из включений полярности имеет «нулевое» сопротивление и пищит звуковая индикация то такой переход пробит и транзистор неисправен.

Как определить обрыв p-n перехода?
Если один из переходов в обрыве – он не будит пропускать ток и прозваниватся ни в одну из сторон полярности как бы вы не меняли при этом полярность щупов.

Думаю всем понятно как проверять переходы транзистора, суть проверки такая же как у диодов, черный (минусовой) щуп ставим например на коллектор, а красный щуп (плюсовой) на базу и смотрим показания на дисплее. Затем меняем щупы тестера местами и смотрим показания снова. В исправного транзистора в одном случае должно быть какое то значение, как правило больше 100, в другом случае на дисплее должна быть единица «1» что говорит о «бесконечном» сопротивление.

Проверка транзистора стрелочным тестером

Принцип проверки все тот же, мы проверяем переходы (как диоды)
Отличие лишь в том что такие «омметры» не имеют режима прозвонки диодов и «бесконечное» сопротивление у них находится в начальном состояние стрелки, а максимальное отклонение стрелки будит уже говорить о «нулевом» сопротивление. К этому нужно просто привыкнуть и помнить о такой особенности при проверке.
Измерения лучше всего производить в режиме «1Ом» (можно пробовать и до *1000Ом пределе).

Для проверки в схеме (не выпаивая) стрелочным тестером можно даже более точно определить сопротивление перехода если он в схеме зашунтирован низкоомным резистором, например показания сопротивления в 20 Ом будет уже указывать о том что сопротивление перехода не «нулевое» а значит большая вероятность что переход исправен. С мультиметром же в режиме прозвонки диодов будит такая картина что он попросту будет показывать «кз» и пищать (тоже конечно зависит от точности прибора).

Если не известно где база, а где эмиттер и коллектор. Цоколевка транзистора?

У транзисторов средней и большой мощности вывод коллектора всегда на корпусе который переиначенный для закрепления на радиатора, так что с этим проблем не будит. А уже зная расположение коллектора, найти базу и эмиттер будит намного проще.
Ну а если транзистор малой мощности в пластмассовом корпусе где все выводы одинаковы будим применять такой способ:
Все что нам нужно – поочередно замерить все комбинации переходов прикасаясь щупами поочередно к разным выводам транзистора.

Нам нужно найти два перехода которые покажут бесконечность «1». Например: мы нашли бесконечность между правим-левим и правим-среднем, то есть по сути мы нашли и измеряли обратное сопротивления двух p-n переходов (как диодов) из этого размещение базы стает очевидным – база справа.
Дальше ищем где коллектор а где эмиттер, для этого от базы уже измеряем прямое сопротивление переходов и здесь все стает ясно так как сопротивление перехода база-Коллектор всегда меньше по сравнению с переходом база-Эмиттер.

Быстрая точная проверка транзистора

Если под руками есть мультиметр с функцией тестирования коэффициента усиления транзисторов – замечательно, проверка займет несколько секунд, здесь лишь надо будет определить правильную цоколевку (если конечно она не известна).
У таких мультиметров проверочные гнезда состоят из двух отделов p-n-p и n-p-n, а кроме того каждый отдел имеет три комбинации как можно вставить туда транзистор, то есть вместе не более 6 комбинаций, и только лишь одна правильная которая должна показать коэффициент усиления транзистора, за условий что он исправен.

Простой пробник

В данной схеме транзистор будет работать как ключ, схема очень простая и удобная если нужно часто и много проверять транзисторы.

Если транзистор рабочий – при нажатие кнопки светодиод светится, при отпускание гаснет.
Схема представлена для n-p-n транзисторов, но она универсальна, все что нужно сделать, это поставить параллельно к светодиоду еще один светодиод в обратной полярности, а при проверке p-n-p транзистора – просто менять полярность источника питания.

Если по данной методике что то идет не так, задумайтесь, а транзистор ли перед вами и случайно быть может он не биполярный, а полевой или составной.
Часто бывает путают при проверке составные транзисторы пытаясь их проверить стандартным способом, но нужно в первую очередь смотреть справочник или «даташит» со всем описанием транзистора.

Как проверить составной транзистор

Чтобы проверить такой транзистор его необходимо «запустить» то есть он должен как бы работать, для создания такого условия есть простой но интересный способ.
Стрелочным тестером, выставленным в режим проверки сопротивления (предел *1000?) подключаем щупы, плюсовой на коллектор, минусовой на эмиттер – для n-p-n (для p-n-p наоборот) – стрелка тестера не двинется сместа оставаясь в начале шкалы «бесконечность» (для цифрового мультиметра «1»)
Теперь если послюнявить палиц и замкнуть им прикоснувшысь к выводам базы и коллектора то стрелка сдвинется с места от того что транзистор немного приоткроется.
Таким же способом можно проверить любой транзистор даже не выпаивая з схемы.
Но следует помнить что некоторые составные транзисторы имеют в своем составе защитные диоды в переходе эмиттер-коллектор что дает им преимущество в работе с индукционной нагрузкой, например с электромагнитным реле.

Проверка полевых транзисторов

Здесь есть один отличительный момент при проверке таких транзисторов – они очень чувствительны к статическому электричеству которое способно вывести из строя транзистор если не соблюдать методы безопасности при проверке а также выпайке и перемещению. И в большей мере подвержены статике именно маломощные и малогабаритные полевые транзисторы.

Какие методы безопасности?
Транзисторы должны находится на столе на металлическом листе который подключен к заземлению. Для того чтобы снять с человека предельный статический заряд – применяют антистатический браслет который надевают на запястье.
Кроме того хранение и транспортировка особо чувствительных полевиков должна быть з закорочеными выводами, как правило выводы просто обматывают тонкой медной проволкой.

Полевой транзистор в отличие от биполярного управляется напряжением, а не током как у биполярного, поэтому прикладывая напряжение к его затвору мы его или открываем (для N-канального) или закрываем (для P-канального).

Проверить полевой транзистор можно как стрелочным тестером так и цифровым мультиметром.
Все выводы полевого транзистора должны показывать бесконечное сопротивление, независимо от полярности и напряжения на щупах.

Но если поставить положительный щуп тестера к затвору (G) транзистора N-типа, а отрицательный – к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор откроется. И уже измеряя сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое зависит от ряда факторов, например емкости затвора и сопротивления перехода.

Для P-канального типа транзистора полярность щупов обратная. Также для чистоты эксперимента, перед каждой проверкой необходимо закорачивать выводы транзистора пинцетом чтобы снять заряд с затвора после чего сопротивление сток-исток должно снова стать «бесконечным» («1») – если это не так то транзистор скорее всего неисправен.

Особенностью современных мощных полевых транзисторов (MOSFET’ов) есть то что канал сток-исток прозванивается как диод, встроенный диод в канале полевого транзистора есть особенностью мощных полевиков (явление производственного процесса).
Чтобы не посчитать такую «прозвонку» канала за неисправность просто следует помнить о диоде.

В исправном состояние переход сток-исток MOSFETа должен в одну сторону звониться как диод а в другую показывать бесконечность (в закрытом состояние – после закорачивания выводов) Если переход прозваниваеться в обе стороны с «нулевым» сопротивлением то такой транзистор «пробит» и неисправен

Наглядный способ (экспресс проверка)

• Необходимо замкнуть выводы транзистора

• Тестером в режиме прозвонки (диод) ставим плюсовой щуп к истоку, а минусовой к стоку (исправный покажет 0.5 – 0.7 вольта)

• Теперь меняем щупы местами (исправный покажет «1» или по другому говоря бесконечное сопротивление)

• Минусовой щуп ставим к истоку, а плюсовой на затвор (открываем транзистор)

• Минусовой щуп оставляем на истоке, а плюсовой сразу ставим на сток, исправный транзистор будет открыт и покажет 0 – 800 милливольт

• Теперь можем поменять плюсовой и минусовой щупы местами, в обратной полярности переход сток-исток должен иметь такое же сопротивление.

• Плюсовой щуп ставим к истоку, а минусовой на затвор – транзистор закроется

• Можем снова проверить переход сток-исток, он должен показывать снова «бесконечное» сопротивление так как транзистор уже закрыт (но помним про диод в обратной полярности)

Большая емкость затвора некоторых полевых транзисторов (особенно мощных) позволяет некоторое продолжительное время сохранять транзистор открытим, что позволяет нам открыв его проверять сопротивление сток-исток уже убрав плюсовой щуп с затвора. Но у транзисторов с малой емкостью затвора необходимо очень быстро перемещать щупы что бы зафиксировать правильную работу транзистора.

Примечание: для проверки P-канального полевого транзистора, процесс выглядит также но щупы мультиметра должны быть противоположной полярности. Для удобства можно перекинуть их местами (красный на минус, а черный на плюс) и использовать все туже описану выше инструкцию.

Проверяя транзистор по такой методике канал сток-исток можно открывать и закрывать даже пальцем, например чтобы открыть достаточно прикоснутся пальцем к затвору держась при этом второй рукой за плюс, а чтобы закрыть нужно все также прикоснутся к затвору но уже держась другим пальцем или второй рукой за минус. Интересный опыт который дает понимание того что транзистор управляется не током (как у биполярных) а напряжением.

Простая схема пробника для проверки полевых транзисторов

Можно собрать простую и эффективную схему проверки полевиков которая достаточно ясно даст понять о состояние транзистора, к тому же достаточно быстро можно перекидать транзисторы если их предстоит проверять часто и много. В некоторых схемах можно проверить транзистор даже полностью не выпаивая его с платы.

Схема универсальна как для P-канальных так и для N-канальных полевых транзисторов в ней присутствует два светодиода включенных в обратной полярности друг к другу (каждый для своего типа) и все что остается при смене типа проверяемого полевого транзистора – просто поменять полярность источника питания.

MOSFET — проверка и прозвонка

Проверка и определение цоколевки MOSFET

Как показывает опыт, новички, сталкивающиеся с проверкой элементной базы подручными средствами, без каких-либо проблем справляются с проверкой диодов и биполярных транзисторов, но затрудняются при необходимости проверить столь распространенные сейчас MOSFET-транзисторы (разновидность полевых транзисторов). Я надеюсь, что данный материал поможет освоить этот нехитрый способ проверки полевых транзисторов.

Очень кратко о полевых транзисторах

На данный момент понаделано очень много всяких полевых транзисторов. На рисунке показаны графические обозначения некоторых разновидностей полевых транзисторов.

G-затвор, S-исток, D-сток. Сравнивая полевой транзистор с биполярным, можно сказать, что затвор соответствует базе, исток – эмиттеру, сток полевого транзистора – коллектору биполярного транзистора.

Наиболее распространены n-канальные MOSFET – они используются в цепях питания материнских млат, видеокарт и т.п. У MOSFET имеется встроенный диод:

MOSFET n-канальный (слева) и p-канальный (справа).

Транзисторы лучше рисовать с диодом — чтобы потом было проще в схеме ориентироваться. Этот диод является паразитным и от него не удается избавиться на этапе изготовления транзистора. Вообще при изготовлении MOSFET возникает паразитный биполярный транзистор, а диод – один из его переходов. Правда нужно признать, что по схемотехнике этот диод все равно частенько приходится ставить, поэтому производители транзисторов этот диод шунтируют диодом с лучшими показателями как по быстродействию, так и по падению напряжения. В низковольтные MOSFET обычно встраивают диоды Шоттки. А вообще в идеале этого диода не должно было бы быть.

Типовое включение полевого (MOSFET) транзистора:

MOSFET типовое включение

Проверка полевых транзисторов (MOSFET)

И вот, иногда наступает момент, когда необходимо полевой транзистор проверить, прозвонить или определить его цоколевку. Сразу оговоримся, что проверить таким образом можно «logic-level» полевые транзисторы, которые можно встретить в цепях питания на материнских платах и видеокартах. «logic-level» в данном случае означает, что речь идет о приборах, которые управляются, т.е. способны полностью открывать переход D-S, при приложении к затвору относительно небольшого, до 5 вольт, напряжения. На самом деле очень многие MOSFET способны открыться, пусть даже и не полностью, напряжением на затворе до 5В.

В качестве примера возьмем N-канальный MOSFET IRF1010N для его проверки (прозвонки). Известно, что у него такая цоколевка: 1 – затвор (G), 2 – сток (D), 3 – исток (S). Выводы считаются как показано на рисунке ниже.

Распиновка корпуса TO-220

1. Мультиметр выставляем в режим проверки диодов, этот режим очень часто совмещен с прозвонкой. У цифрового мультиметра красный щуп «+», а черный «–», проверить это можно другим мультиметром.
На любом уважающем себя мультиметре есть такая штуковина

Прозвонка диодов, да и вообще полупроводниковых переходов на мультиметре.

2. Щуп «+» на вывод 3, щуп «–» на вывод 2. Получаем на дисплее мультиметра значения 400…700 – это падение напряжения на внутреннем диоде.

3. Щуп «+» на вывод 2, щуп «–» на вывод 3. Получаем на дисплее мультиметра бесконечность. У мультиметров обычно обозначается как 1 в самом старшем разряде. У мультиметров подороже, с индикацией не 1999 а 4000 будет показано значение примерно 2,800 (2,8 вольта).

4. Теперь удерживая щуп «–» на выводе 3 коснуться щупом «+» вывода 1, потом вывода 2. Видим, что теперь щупы стоят так же, как и в п.3, но теперь мультиметр показывает 0…800мВ – у MOSFET открыт канал D-S. Если продолжать удерживать щупы достаточно долго, то станет заметно, что падение напряжения D-S увеличивается, что означает, что канал постепенно закрывается.

5. Удерживая щуп «+» на выводе 2, щупом «–» коснуться вывода 1, затем вернуть его на вывод 3. Как видим, канал опять закрылся и мультиметр показывает бесконечность.

Поясним, что же происходит. С прозвонкой внутреннего диода все понятно. Непонятно почему канал остается либо закрытым, либо открытым? На самом деле все просто. Дело в том, что у мощных MOSFET емкость между затвором и истоком достаточно большая, например у взятого мной транзистора IRF1010N измеренная емкость S-G составляла 3700пФ (3,7нФ). При этом сопротивление S-G составляет сотни ГОм (гигаом) и более. Не забыли – полевые транзисторы управляются электрическим полем, а не током в отличие от биболярных. Поэтому в п.4 касаясь “+” затвора (G) мы его заряжаем относительно истока (S) как обычный конденсатор и управляющее напряжение на затворе может держаться еще достаточно долго.

Если хвататься за выводы транзистора руками, особенно жирными и влажными, емкость транзистора будет разряжаться значительно быстрее, т.к. сопротивление будет определяться не диэлектриком у затвора транзистора, а поверхностным сопротивлением. Не смытый флюс также сильно снижает сопротивление. Поэтому рекомендую помыть транзистор, перед проверкой, например, в спирто-бензиновой смеси.

P.S. Спирто-бензиновая смесь при испарении может генерировать статическое электричество, которое, как известно, негативно действует на полевые транзисторы.

Небольшие пояснения о мультиметрах

1. У цифровых мультиметров режим проверки диодов проводится измерением падения напряжения на щупах, при этом по щупам прибор пропускает стабильный ток 1мА. Именно поэтому в данном режиме прибор показывает не сопротивление, а падение напряжения. Для германиевых диодов оно равно 0,3…0,4В, для кремниевых 0,6…0,8В. Но что бы там не измерялось напряжение на щупах прибора редко превышает 3В – это ограничение накладывается схемотехникой мультиметров.
2. В п.4 при измерении падения напряжения открытого канала величина, отображаемая мультиметром может сильно меняться от различных факторов: напряжения на щупах, температуры, тока стабилизации, характеристик самого полевого транзистора.

Тренировка =)

Теперь можно потренироваться в определении цоколевки мощного транзистора. Перед нами транзистор IRF5210 и его цоколевка мне неизвестна.

1. Начну с поиска диода. Попробую все варианты подключения к мультиметру. После каждого измерения корочу ножки транзистора фольгой чтобы обеспечить разряд емкостей транзистора. Возможные варианты показаны в таблице:

Т.е. диод находится между выводами 2 и 3, соответственно затвор (G) находится на выводе 1.

2. Осталось определить, где находятся сток (D) и исток (S) и полярность (n-канал или p-канал) полевого транзистора.

2.1. Если это n-канальный транзистор, то сток (D) – 3 вывод, исток (S) – 2 вывод. Проверяем. Прикладываем «–» щуп мультиметра к выводу 2, «+» к выводу 3 – канал закрыт, так и должно быть – мы же его еще не пытались открыть. Теперь не отнимая щупа «–» от вывода 2 щупом «+» касаемся вывода 1, затем «+» опять прикладываем к выводу 3. Канал не открылся – значит, наше предположение о том, что IRF5210 n-канальный транзистор оказалось неверным.

2.2. Если это p-канальный транзистор, то сток (D) – 2 вывод, исток (S) – 3. Проверяем. Прикладываем «+» щуп мультиметра к выводу 3, «–» к выводу 2 – канал закрыт, так и должно быть – мы же его еще не пытались открыть. Теперь не отнимая щупа «+» от вывода 3 щупом «–» касаемся вывода 1, затем «–» опять прикладываем к выводу 2. Канал открылся – значит, что IRF5210 p-канальный транзистор, вывод 1 – затвор, вывод 2 – сток, вывод 3 – исток.

На самом деле все не так сложно. Буквально пол часа тренировки – и вы сможете без каких-либо проблем проверять MOSFETы и определять их цоколевку!

Как проверить полевой транзистор — ООО «УК Энерготехсервис»

MOSFET: N-канальный полевой транзистор.

Обозначение выводов:

S — исток, D — сток, G — затвор

На мультиметре выставляем режим проверки диодов.

Транзистор закрыт: сопротивление — 502 ома

MOSFET — это Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor.

Для диагностики полевых транзисторов N-канального вида ставим мультиметр на проверку диодов (обычно он пищит на этом положении), черный щуп слева на подложку (D — сток), красный на дальний от себя вывод справа (S — исток), тестер показывает 502 Ома — полевой транзистор закрыт (Рис.

4). Далее, не снимая черного щупа, касаемся (Рис.5) красным щупом ближнего вывода (G — затвор) и опять возвращаем его на дальний (S — исток), тестер показывает 0 Ом: полевой транзистор открылся прикосновением (Рис.6).

Если сейчас черным щупом коснуться нижней (G — затвор) ножки, не отпуская красного щупа (Рис.7), и вернуть его на подложку (D — сток), то полевой транзистор закроется и снова будет показывать сопростивление около 500 Ом (Рис.8). Это верно для большинства N-канальных полевиков в корпусе DPAK и D²PAK, применяемых на материнских платах и видеокартах.

В цепи сток-исток имеется диод. Кстати его наличие обусловлено технологией производства.

Тестером можно подтвердить наличие этого диода.

0.5В — это падение напряжение на внутреннем диоде Шоттки. Если поменять щупы местами, то должен быть «обрыв».

А теперь можно проверить и затвор.

Тестер должен показывать «обрыв» при проверке затвор-исток и затвор-сток, причем полярность щупов не имеет значения.

Но вот что интересно, если черный щуп («-«) держать на истоке, а красным щупом («+») коснуться затвора, то транзистор откроется. В чем мы можем убедится, опять проверив

сток-исток.проверка MOSFET

Тестер покажет почти нулевое сопротивление.

Теперь поместим щуп «+» на сток, а черный щуп на затвор и проверим сток-исток. Тестер опять будет показывать или падение напряжения на диоде или «обрыв», т.е транзистор закрылся!

Кстати есть еще одна тонкость — если мы откроем транзистор и измерим сопротивление сток-исток, но только не сразу, а через некоторое время, то тестер будет показывать сопротивление отличное от нуля. И чем больше пройдет времени, тем больше будет сопротивление.

Почему же так происходит? А все очень просто — емкость между затвором и стоком достаточно большая (обычно единицы нанофарад) и когда мы открываем MOSFET транзистор, эта емкость заряжается. А так как полевой транзистор управляется полем а не током, то пока не разрядится конденсатор, транзистор будет открыт.

P-канальный MOSFET транзистор можно проверить по такому же принципу, только полярность затвора другая.

В современной радиоэлектронной аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. Как доказала практика, конструктивная надежность данных компонентов обуславливает высокую практичность работоспособности всевозможной бытовой техники.

В процессе ремонтных работ, которые все же случаются, возникает необходимость тестирования того или иного компонента на предмет его исправности. Например, как проверить полевой транзистор, который выпаяли из неисправного блока, вышедшего из строя аппарата. Самый простой метод проверки с применением стрелочного тестера.

У исправного транзистора между всеми его выводами прибор показывает бесконечное сопротивление, кроме современных, имеющих диод между стоком и истоком, который и ведет себя, как обычный диод. Второй способ проверки с применение современного цифрового мультиметра. Черный щуп, являющийся отрицательным, прикладываем к выводу стока транзистора.

Красный щуп, являющийся положительным, прикладываем к выводу истока. Мультиметр показывает прямое падение напряжения на внутреннем диоде около 450мВ, в обратном – бесконечное сопротивление. В данный момент транзистор закрыт. Что мы делаем далее. Не снимая черного щупа, прикладываем красный к затвору, и вновь возвращаем на вывод истока.

Мультиметр показывает 280мВ, т.е. он открылся прикосновением. Теперь, если прикоснуться затвора черным щупом, не отпуская красного щупа и вернуть его на вывод стока, то полевой транзистор закроется, и прибор снова покажет падение напряжения на диоде. Диагностика произведена, в результате чего мы убедились в исправности тестируемого транзистора.

Для образца мы применили N-канальный полевой транзистор. Чтобы проверить исправность P-канального транзистора, необходимо, всего лишь, поменять местами щупы мультиметра.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного. (не отвлекайтесь и откликайтесь кому это не по зубам) — Копипаста? Да! ….обобщённая и дополненная.

Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).

Берегите себя и своих близких!

Мосфет Измерения Проверка Ремонт техники Видео Длиннопост

Прочитал пост про проверку спелости арбуза через отношение массы и длины окружности плода.

https://pikabu.ru/story/v_doegyevskuyu_yepokhu_6032324

«Талия» 63 см.

Согласно расчётам: Спелый арбуз массой 4 кг. должен иметь длину окружности 61,9 см и более.

Проверим: 

Показать полностью 1 [моё] Арбуз Спелый Проверка Измерения Окружность

Диод.

Это такая хитрая фиговина, пропускающая ток только в одну сторону. Его можно сравнить с ниппелем. Применяется, например, в выпрямителях, когда из переменного тока делают постоянный. Или когда надо отделить обратное напряжение от прямого.

Выводы диода называют анодом и катодом. Ток течет от анода к катоду. Запомнить где какой вывод очень просто: на условном обозначнеии стрелочка и палочка со стороны катода как бы рисуют букву К вот, смотри —К|—. К= Катод! А на детали катод обозначается полоской или точкой.

Есть еще один интересный тип диода – стабилитрон. Особенностью его является то, что в прямом направлении он работает как обычный диод, а вот в обратном его срывает на каком либо напряжении, например на 3.3 вольта. Подобно ограничительному клапану парового котла, открывающемуся при превышении давления и стравливающему излишки пара.

Стабилитроны используют когда хотят получить напряжение заданной величины, вне зависимости от входных напряжений. Это может быть, например, опорная величина, относительно которой происходит сравнение входного сигнала.

Им можно обрезать входящий сигнал до нужной величины или используют его как защиту. Также есть такой зверь как супрессор. Тот же стабилитрон, только куда более мощный и часто двунаправленный.

Используется для защиты по питанию.

Так работает диод.

Транзистор.

Жуткая вещь, в детстве все не мог понять как он работает, а оказалось все просто.

В общем, транзистор можно сравнить с управляемым вентилем, где крохотным усилием мы управляем мощнейшим потоком. Чуть повернул рукоятку и тонны дерьма умчались по трубам, открыл посильней и вот уже все вокруг захлебнулось в нечистотах. Т.е. выход пропорционален входу умноженному на какую то величину. Этой величиной является коэффициент усиления.

Делятся эти девайсы на полевые и биполярные.

В биполярном транзисторе есть эмиттер, коллектор и база (смотри рисунок условного обозначения). Эмиттер он со стрелочкой, база обозначается как прямая площадка между эмиттером и коллектором.

Между эмиттером и коллектором идет большой ток полезной нагрузки, направление тока определяется стрелочкой на эмиттере. А вот между базой и эмиттером идет маленький управляющий ток. Грубо говоря, величина управляющего тока влияет на сопротивление между коллектором и эмиттером.

Биполярные транзисторы бывают двух типов: p-n-p и n-p-n принципиальная разница только лишь в направлении тока через них.

Полевой транзистор отличается от биполярного тем, что в нем сопротивление канала между истоком и стоком определяется уже не током, а напряжением на затворе. Последнее время полевые транзисторы получили громадную популярность (на них построены все микропроцессоры), т.к. токи в них протекают микроскопические, решающую роль играет напряжение, а значит потери и тепловыделение минимальны.

Обозначение транзисторов или камень преткновения всех студентов. Как запомнить тип биполярного транзистора по его условной схеме? Представь что стрелочка это направление твоего движения на машине… Если едем в стенку то дружный вопль «Писец Нам Писец

Короче, транзистор позволит тебе слабеньким сигналом, например с ноги микроконтроллера, управлять мощной нагрузкой типа реле, двигателя или лампочки.

Если не хватит усиления одного транзистора, то их можно соединять каскадами – один за другим, все мощней и мощней. А порой хватает и одного могучего полевого MOSFET транзистора.

Посмотри, например, как в схемах сотовых телефонов управляется виброзвонок. Там выход с процессора идет на затвор силового MOSFET ключа.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

ЗЫ2: LF! ,kzl rjgbgfcnf!

Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).

Берегите себя и своих близких!

Показать полностью 2 3 Диоды Транзистор Проверка Ремонт техники Видео Длиннопост

В наше время уже тяжело представить себе какое-либо устройство без пульта дистанционного управления.

История изобретения пульта ДУ весьма противоречива и, судя по-всему, так уже и останется тайной…

По одной из версий первые эксперименты были предприняты немцами еще в конце 30-х годов прошлого века.

Первая система дистанционного управления состояла из громозкого устройства со сложной электронной начинкой, соединенным с самим устройством проводами.

В дальнейшем (в середине 70-х годов) для передачи сигнала на расстояние стал использоваться ультразвук, а в конце все тех-же 70-х было предложено использовать и СВЧ-радиосигнал.

В 1974 году фирмой GRUNDIG был выпущен первый телевизор, где впервые было использован принцип передачи сигнала при помощи ИК лучей, который с большим успехом применяется и по наше время…

Принцип работы пультов ДУ следующий:

В основу каждого пульта положен генератор импульсов, работающий в частотном диапозоне между 30 и 40 кГц, сигнал которого промодулирован кодом той или иной команды. Для наглядности рассмотрим график:

Показать полностью 13 4 Пду Пуль управления Проверка Измерения Видео Длиннопост

Словосочетание «катушка ниток» знакомо всем, но про катушку индуктивности слышали, думаю, не все. Вот что вы себе представляете под словом «катушка» ? Ну…

это, наверное, какая-нибудь фиговинка, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции. Изоляция может быть из бесцветного лака, из проводной изоляции, и даже из матерчатой.

Тут фишка такая, хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности сами, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Любая катушка индуктивности, как ни странно, обладает индуктивностью 🙂 Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется LC — метром. Что такое индуктивность? Давайте разбираться. Если через проводок прогнать электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

Показать полностью 24 Катушка индуктивности Измерения Ремонт техники Длиннопост

Как проверить транзистор мультиметром?

Транзистор это очень распространенный активный радиокомпонент, который попадается почти во всех схемах, и очень часто, особенно во время эксперементальных курсов по изучению азов электроники, он выходит из строя. Поэтому без навыка проверки транзисторов, вам в электронику лучше не соваться. Вот и давайте разбираться, как проверить транзистор.

Биполярный транзистор состоит из двух P-N переходов. Его выводы называются, как эммитер, база и коллектор. Слой, который посередине, называется базой. Эммитер и коллектор находятся по краям. В P-N-P транзисторе в классической схеме включения ток втекает в эммитер и собирается в коллекторе. А ток базы регулирует ток в коллекторе.

Из измерительного оборудования для проверки транзистора нам потребуется только обычный мультиметр, который необходимо переключить в режим омметра или в режим проверки диодов.

Проверка биполярных транзисторов основана на том, что они имеют два n-p перехода, поэтому транзистор можно представить как два диода, общий вывод которых – база. Для n-p-n транзистора эти два эквивалентных диода соединены с базой анодами, а для транзистора p-n-p катодами. Транзистор считается исправным, если исправны оба перехода.

Для проверки транзистора один щуп мультиметра присоединяют к базе транзистора, а вторым щупом поочередно дотрагиваются к эмиттеру и коллектору. Затем меняют щупы местами и повторяют измерение. Теперь чуть подробнее: Возьмем транзистор структуры N-P-N и проверим эмитерный переход для этого плюсовой щуп тестера подключаем к базе, а минусовой к эммитеру.

Показать полностью 2 Транзистор Проверка Ремонт техники Длиннопост Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам:

Как проверить полевой транзистор: мосфет или полевик, мультиметром не выпаивая, с изолированным затвором на неисправность

Использование полевых транзисторов очень распространено. Если происходит поломка необходимо найти неисправную деталь. Иногда требуется точно определить, работоспособен ли полевой транзистор. Это возможно выполнить с использованием мультиметра. Как проверить полевик — подробнее рассказывается далее.

Полевой транзистор — что это

Он включает три основных элемента — исток, затвор и сток. Для их создания используются полупроводники n-типа и p-типа. Они могут сочетаться одним из способов:

1. Сток, исток соответствуют n-типу, а затвор — p-типу. Их называют транзисторы n-p-n типа.
2. Такие, у которых используется полярность p-n-p. Тип проводимости у каждой части транзистора изменён на противоположный в сравнении с предыдущим вариантом.

Проверка мультиметром

Если эту деталь соединить с источником питания, то ток будет отсутствовать. Но всё будет иначе, если это сделать между истоком и затвором или стоком и затвором.

Нужно, чтобы к затвору было приложено напряжение, соответствующее по знаку его типу проводимости (положительное для p-типа, отрицательное для n-типа). Тогда через эту деталь потечёт ток.

Чем более высокое напряжение было подано на затвор, тем он будет сильнее.

Отличие полевого от биполярного транзистора

Транзистор станет открытым при условии, что на затвор подаётся разность потенциалов нужной полярности. В этом случае при помощи электрического поля создаётся канал между истоком и стоком, через который могут перемещаться электрические заряды. У других разновидностей транзисторов управление происходит на основе тока, а не напряжения.

Рассматриваемые электронные компоненты также называют мосфетами. Это слово происходит из аббревиатуры MOSFET — Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (в переводе это означает: металл-окисел-полупроводник полевой транзистор).

Разновидности полевиков

Как работает

Полевой транзистор отличается от других разновидностей особенностями своего устройства. Он может относиться к одному из двух типов:

• с управляющим переходом;
• с изолированным затвором.

Первые из них бывают n канальными и p канальными. Первые из них более распространены. Они используют следующий принцип действия.

В качестве основы используется полупроводник с n-проводимостью. К нему с противоположных сторон присоединены контакты истока и стока. В средней части с противоположных сторон имеются вкрапления проводника с p-проводимостью — они являются затвором. Та часть полупроводника, которая между ними — это канал.

Вам это будет интересно  Как работают датчики движения для включения светаТранзистор с управляющим переходом

Если к истоку и стоку n канального транзистора приложить разность потенциалов, то потечёт ток. Однако при подаче на затвор отрицательного напряжения по отношению к истоку, то ширина канала для перемещения электронов уменьшится. В результате сила тока станет меньше.

Таким образом, уменьшая или увеличивая ширину канала, можно регулировать силу тока между истоком и стоком или изолировать их друг от друга.

В p-канальных транзисторах принцип работы будет аналогичным.

Этот тип полевых транзисторов становится менее распространённым, а вместо него получают всё большее распространение те, в которых используется изолированный затвор. Они могут относиться к одному из двух типов: n-p-n или p-n-p. У них принцип действия является аналогичным. Здесь будет рассмотрен более подробно первый из них: n-p-n.

В этом случае в качестве основы для транзистора применяется полупроводник p-типа. В него встраиваются две параллельно расположенные полоски полупроводника с другим типом основных носителей заряда. Между ними по поверхности прокладывается изолятор, а сверху устанавливается слой проводника. Эта часть является затвором, а полоски — это исток и сток.

Устройство транзистора

Когда на затвор подаётся положительное напряжение по отношению к истоку, на пластину попадает положительный заряд, создающий электрическое поле. Оно притягивает к поверхности положительные заряды, создавая канал для протекания тока между истоком и стоком. Чем сильнее напряжение, поданное на затвор, тем более сильный ток проходит между истоком и стоком.

Для всех типов полевых транзисторов управление происходит при помощи подачи напряжения на затвор.

Транзистор открыт

Какие случаются неисправности

Полевые транзисторы могут быть перегружены током во время проведения проверки и, в результате перегрева прийти в неисправное состояние.

Важно! Они уязвимы к статическому напряжению. В процессе проведения работы нужно обеспечить, чтобы оно не попадало на проверяемую деталь.

При работе в составе схемы может произойти пробой, в результате которого полевой транзистор становится неисправным и подлежит замене. Его можно обнаружить по низкому сопротивлению p-n-переходов в обоих направлениях.

Определить то, насколько транзистор является работоспособным можно, если прозвонить его с помощью цифрового мультиметра.

Назначение выводов

Это нужно делать следующим образом (для примера используется широко распространённая модель М-831, рассматривается полевой транзистор с каналом n-типа):

1. Мультиметр нужно переключить в режим диодной проверки. Он отмечен на панели схематическим изображением диода.
2. К прибору присоединены два щупа: чёрный и красный. На лицевой панели имеются три гнезда. Чёрный устанавливают в нижнее, красный — в среднее. Первый из них соответствует отрицательному полюсу, второй — положительному.
3. Нужно на тестируемом полевом транзисторе определить, какие выходы соответствуют истоку, затвору и стоку.
4. В некоторых моделях дополнительно предусмотрен внутренний диод, защищающий деталь от перегрузки. Сначала нужно проверить то, как он работает. Для этого красный провод присоединяют к истоку, а чёрный — к стоку.

Вам это будет интересно  Особенности резонанса токовПроверка диода в прямом направлении

На индикаторе должно появиться значение, входящее в промежуток 0,5-0,7. Если провода поменять местами, то на экране будет указана единица, что означает, что ток в этом направлении не проходит.

Проверка диода в обратном направлении

1. Дальше осуществляется проверка работоспособности транзистора.

Если присоединить щупы к истоку и стоку, то ток не будет проходить по ним. Чтобы открыть затвор. Необходимо подать положительное напряжение на затвор. Нужно учитывать, что на красный щуп подан от мультиметра положительный потенциал. Теперь достаточно его соединить с затвором, а чёрный со стоком или истоком, для того, чтобы транзистор стал пропускать ток.

Открытие канала

Теперь, если красный провод подключить к истоку, а чёрный — к стоку, то мультиметр покажет определённую величину падения напряжения, например, 60. Если подключить наоборот, то показатель будет примерно таким же.

Если на затвор подать отрицательный потенциал, то это закроет транзистор в обоих направлениях, однако будет работать встроенный диод. Если полевик закрыт не будет, то это указывает на его неисправность.

Проверка мофсета с p-каналом выполняется аналогичным образом. Отличие состоит в том, что при проверке там, где раньше использовался красный щуп, теперь используется чёрный и наоборот.

Работа полевого МДП транзистора

Способы устранения

Для того, чтобы при проверке не повредить деталь, нужно применять при проверке такие мультиметры, у которых используется рабочее напряжения не более 1,5 в.

Если в результате проверки на мультиметре было обнаружено, что полевой транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить на новый.

Инструкция по прозвонке без выпаивания

Чтобы проверить, исправен ли полевой транзистор, нужно его выпаять и прозвонить с мультиметром. Однако могут возникать ситуации, когда нужно в схеме есть несколько таких деталей и неизвестно, какие из них исправны, а какие — нет. В этом случае полезно знать, как проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая.

Цифровой мультиметр

В этом случае применяют проверку без выпаивания. Она даёт примерный результат.

Важно! После того, как будет определён предположительно неисправный элемент, его отсоединяют и проверяют, получив точную информацию о его работоспособности. Если он функционирует нормально, его устанавливают на прежнее место.

Проверка без выпаивания выполняется следующим образом:

1. Перед проведением прозвонки полевого транзистора цифровым мультиметром устройство отключают от электрической розетки или от аккумуляторов. Последние вынимают из устройства.
2. Если красный щуп соединить с истоком, а чёрный — со стоком, то можно рассчитывать, что мультиметр покажет 500 мв. Если на индикаторе можно увидеть эту или превышающую её цифру, то это говорит о том, что транзистор полностью фунукционален. В том случае, если эта величина гораздо меньше — 50 или даже 5 мв, то в этом случае можно с высокой вероятностью предположить неисправность.

Вам это будет интересно  Как измерять напряжениеС управляющим p-n-переходом

1. Если красный мультиметровый щуп переставить на затвор, а чёрный оставить на прежнем месте, то на индикаторе можно будет увидеть 1000 мв или больше, что говорит об исправности полевого транзистора. Когда разница составляет 50 мв, то это внушает опасение, что деталь испорчена.
2. Если чёрный щуп тестера поставить на исток, а красный поместить на затвор, то для работоспособного транзистора можно ожидать на дисплее 100 мв или больше. В тех случаях, когда цифра будет меньше 50 мв, имеется высокая вероятность того, что проверяемая деталь неработоспособна.

Нужно учитывать, что выводы, получаемые без выпайки, носят вероятностный характер. Эти данные позволяют получить предварительные выводы об используемых в схеме полевых транзисторах.

Для проверки их нужно выпаять, произвести проверку и установить, если работоспособность подтверждена.

Подготовка к работе

Правила безопасной работы

Мосфеты очень уязвимы по отношению к статическому электричеству. В этом случае может произойти пробой. Для того, чтобы этого не случилось, нужно при помощи проведения тестирования его удалять.

При пайке возможна ситуация, когда тепло, попадающее на транзистор, приведёт к его порче. В этом случае нужно обеспечить теплоотвод. Для этого достаточно придерживать выводы транзистора плоскогубцами в процессе пайки.

Полевики имеют широкое распространение в современных электронных приборах. Когда происходит поломка, необходимо знать, как проверить мосфет. Выяснить, исправен ли он, возможно, если использовать для этого мультиметр.

Проверка полевого транзистора на работоспособность

Исключая теорию работы полевых транзисторов, все таки вспомним, что они бывают двух видов: с управляющим p-n-переходом; со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) или MOSFET — Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor

Проверка полевых транзисторов MOSFET n канального типа

Для проверки полевых транзисторов N-канального типа структуры МДП необходимо переключить мультиметр в режим проверки диодов , черный минусовой щуп необходимо установить слева на подложку (D — сток), красный плюсовой на дальний от себя вывод справа (S — исток), мультиметр показывает падение напряжения на внутреннем диоде , полевой транзистор закрыт.

Затем, не отпуская черного щупа, касаемся красным щупом ближнего вывода (G — затвор) и опять соеденяем его с дальним (S — исток), мультиметр показывает 0 мВ (на некоторых цифровых мультиметрах будет показываться 150…170 мВ), полевой транзистор открылся прикосновением

Если же в этот момент черным щупом коснуться нижней (G — затвор) ножки, не отпуская плюсового щупа, и вернуть его на подложку (D — сток), то полевой транзистор закроется и мультиметр снова будет показывать падение напряжения около 500 мВ (последний рисунок). Это метод проверен на большинстве N-канальных полевиков в корпусе DPAK и D²PAK, применяемых на современных материнских платах и видеокартах.

Проверка полевых транзисторов MOSFET p канального типа

Для проверки P-канальных полевых транзисторов требуется поменять полярность напряжений открытия-закрытия. Для этого щупы мультиметра поменяем местами.

Советы радиолюбителю. Простой способ проверки транзисторов, конденсаторов, диодов и тиристоров

Как проверить полевой транзистор

Транзистор IRFZ44N

В современной электронной аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. Разработчики используют их в блоках питания телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой аппаратуре. При проведении ремонта мастер сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов. В статье автор рассказывает, как произвести проверку полевого транзистора с помощью обычного омметра.

Полевые транзисторы (ПТ), благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры.

При ремонте аппаратов, в которых применены полевые транзисторы, у ремонтников очень часто возникает задача проверки целостности и работоспособности этих транзисторов. Чаще всего приходится иметь дело с вышедшими из строя мощными полевыми транзисторами импульсных блоков питания.

Расположение выводов полевых транзисторов (Gate — Drain — Source) может быть различным. Чаще всего выводы транзистора можно определить по маркировке на плате ремонтируемого аппарата (обычно выводы маркируются латинскими буквами G, D, S). Если такой маркировки нет, то желательно воспользоваться справочными данными.

Транзистор RU6888R
(для ремонта гироскутеров)

Чтобы предотвратить выход из строя транзистора во время проверки, очень важно при проверке полевых транзисторов соблюдать правила безопасности.

Дело в том, что полевые транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому их рекомендуется проверять, предварительно организовав заземление.

Для того чтобы снять с себя накопленные статические электрические заряды, необходимо надеть на руку заземляющий антистатический браслет. Также следует помнить, что при хранении полевых транзисторов, особенно маломощных, их выводы должны быть замкнуты между собой.

При проверке ПТ чаще всего пользуются обычным омметром. У исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление. Причем бесконечное сопротивление прибор должен показывать независимо от прикладываемого тестового напряжения. Следует заметить, что имеются некоторые исключения.

Если при проверке приложить положительный щуп тестового прибора к затвору (G) транзистора n-типа, а отрицательный — к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор откроется. При замере сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое зависит от ряда факторов.

Неопытные ремонтники могут принять такое поведение транзистора за его неисправность. Поэтому перед “прозвонкой” канала “сток-исток” замкните накоротко все ножки транзистора, чтобы разрядить емкость затвора. После этого сопротивление сток-исток должно стать бесконечным.

В противном случае транзистор признается неисправным.

В современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому канал “сток-исток” при проверке ведет себя как обычный диод. Для того чтобы избежть досадных ошибок, помните о наличии такого диода и не примите это за неисправность транзистора. Убедиться в наличии диода достаточно просто.

Нужно поменять местами щупы тестера, и он должен показать бесконечное сопротивление между стоком и истоком. Если этого не произошло, то, скорее всего, транзистор пробит. В остальном проверка транзистора не отличается от приведенной выше. Таким образом, имея под рукой обычный омметр, можно легко и быстро проверить мощный полевой транзистор.

Большой выбор полевых транзисторов в интернет магазине Dalincom, в разделе Полевые транзисторы.

Александр Столовых»Ремонт электронной техники» №7 2001

Краткий курс: как проверить полевой транзистор мультиметром на исправность

В технике и радиолюбительской практике часто применяются полевые транзисторы. Такие устройства отличаются от обычных, биполярных, транзисторов тем, что в них управление выходным сигналом осуществляется управляющим электрическим полем. Особенно часто используются полевые транзисторы с изолированным затвором.

Англоязычное обозначение таких транзисторов – MOSFET, что означает «управляемый полем металло-оксидный полупроводниковый транзистор». В отечественной литературе эти приборы часто называют МДП или МОП транзисторами. В зависимости от технологии изготовления такие транзисторы могут быть n- или p-канальными.

Особенности конструкции, хранения и монтажа

При работе с полевыми транзисторами необходимо учитывать их чувствительность к воздействию электрического поля. Поэтому хранить их надо с закороченными фольгой выводами, а перед пайкой необходимо закоротить выводы проволочкой. Паять полевые транзисторы надо с использованием паяльной станции, которая обеспечивает защиту от статического электричества.

Прежде, чем начать проверку исправности полевого транзистора, необходимо определить его цоколевку. Часто на импортном приборе наносятся метки, определяющие соответствующие выводы транзистора. Буквой G обозначается затвор прибора, буквой S – исток, а буквой D- сток.
При отсутствии цоколевки на приборе необходимо посмотреть ее в документации на данный прибор.

Схема проверки полевого транзистора n-канального типа мультиметром

Перед тем, как проверить исправность полевого транзистора, необходимо учитывать, что в современных радиодеталях типа MOSFET между стоком и истоком есть дополнительный диод. Этот элемент обычно присутствует на схеме прибора. Его полярность зависит от типа транзистора.

Работоспособность катушки зажигания определяют проверкой сопротивлений на первичной и вторичной обмотках с помощью мультиметра.

1. Снять статическое электричество с транзистора.
2. Перевести мультиметр в режим проверки диодов.
3. Подключить черный провод мультиметра к минусу измерительного прибора, а красный – к плюсу.
4. Подключить красный провод к истоку, а черный – к стоку транзистора. Если транзистор исправен, то мультиметр покажет напряжение на переходе 0,5 — 0,7 В.
5. Подключить красный провод мультиметра к стоку, а черный – к истоку транзистора. При исправном приборе мультиметр покажет единицу, что означает бесконечность.
6. Подключить черный провод к истоку, а красный – к затвору. Таким образом, осуществляется открытие транзистора.
7. Черный провод оставляется на истоке, а красный подсоединяется к стоку. При исправном приборе мультиметр покажет напряжение от 0 до 800 мВ.
8. При смене полярности щупов мультиметра величина показаний не должна измениться.
9. Подключить красный провод к истоку, а черный – к затвору. Произойдет закрытие транзистора.
10. При этом транзистор возвратиться в состояние, соответствующее п.п.4 и 5.

По проделанным измерениям можно сделать вывод, что если полевой транзистор открывается и закрывается с помощью постоянного напряжения с мультиметра, то он исправен.

Проверка исправности р-канального полевого транзистора производится таким же образом, что и n-канального. Отличие состоит в том, что в п. 3 к минусу мультиметра надо подключить красный провод, а к плюсу мультиметра – черный провод.

Как мультиметром проверить MOSFET

• Программатор Ch441A MinProgrammer описание, драйвера, инструкция
  Этот программатор почему-то все называют Mini Programmer, несмотря на то, что надпись на нем все таки иная. Этим грешат даже поисковики. Д…

• Шаговый двигатель из CD/DVD привода
  Попались в мои руки несколько приводов оптических дисков, которые я разобрал. В итоге помимо плат и прочей механики стал обладателем несколь…

• Реле SRD-05VDC-SL-C описание, характеристики
  Речь пойдет о низковольтном реле SRD-05VDC-SL-C китайского производства. Очень часто приходится коммутировать напряжение 220 v, в большинств…

• Пришла мне в голову идея собрать на lm358 усилитель для наушников. Идея вызвана тем, что мне срочно понадобился прибор для проверки операцио…

• Как выпаять микросхему в SOP или SOIC корпусе паяльником
  Выпайка SMD компонентов обычным паяльником возможна, я сейчас опишу демонтаж микросхемы в корпусе SOP8 при помощи обычного 30-ти ваттного па…

• Не так давно мне нужно было подключить нагрузку к Arduino nano и я столкнулся проблемой силовых ключей. У меня было несколько IRF640N, по мо…

• Прошивка Cisco AIR-lAP1131AG-E-K9
  Поговорим о том, как прошить точку доступа cisco AIR-lAP1131AG-E-K9 в режим Stand-alone. Итак, имеем WiFi точку с прошивкой для раб…

Как проверить полевой транзистор

Полевые транзисторы (ПТ), благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, малому сопротивлению в открытом состоянии, находят широкое применение в блоках  питания компьютеров, мониторов, телевизоров,  видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры, постепенно, но неуклонно вытесняя транзисторы биполярные.

1. Меры предосторожности при работе с полевыми транзисторами

Чтобы предотвратить выход из строя транзистора во время проверки, очень важно соблюдать правила безопасности. Полевые транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому их рекомендуется проверять, предварительно организовав заземление. Для того чтобы снять с себя накопленные статические электрические заряды, необходимо надеть на руку заземляющий антистатический браслет.

При отсутствии браслета достаточно коснуться рукой батареи отопления или любых заземленных предметов, так как электростатические заряды между телами при их разделении распределяются пропорционально массе тел. Поэтому для их «обезвреживания» бывает достаточно прикоснуться даже к любой большой незаземленной металлической поверхности.

При хранении полевых транзисторов, особенно маломощных, их выводы должны быть замкнуты между собой.

2. Определение цоколёвки полевых транзисторов

Полевые транзисторы, выполненные по технологии МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) в англоязычной литературе носят наименование MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor).

Расположение выводов (цоколёвка) полевых транзисторов Затвор (Gate) – Сток (Drain) – Исток (Source) может быть различным. Чаще всего выводы транзистора можно определить по маркировке на плате ремонтируемого аппарата (обычно выводы маркируются латинскими буквами G, D, S).

Если такой маркировки нет, то желательно воспользоваться справочными данными (datasheet).

Основные типы корпусов полевых транзисторов импортного производства

Корпус типа D²PAK, так же известен как TO-263-3. Встречается в основном на пожилых платах, на современных используется редко.

Корпус типа DPAK, так же известен как TO-252-3. Наиболее часто используется, представляет собой уменьшенный D²PAK.

Корпус типа SO-8.Встречается на материнских платах и видеокартах, чаще на последних. Внутри может скрываться один или два полевых транзистора.

Корпус типа SuperSO-8, он же — TDSON-8.  отличается от SO-8 тем, что 4 вывода соединены с подложкой транзистора, что облегчает температурный режим. Характерен для продуктов фирмы Infineon. Легко заменяется на аналог в корпусе SO-8

Корпус типа IPAK так же известен как TO-251-3. По сути — полный аналог DPAK, но с полноценной второй ногой. Такой тип транзисторов очень любит использовать фирма Intel на ряде своих плат.

Для электронных компонентов иностранного производства справочные данные берутся из Даташит (Datasheet— в дословном переводе «бумажка с информацией) — официального документа от производителя электронных компонентов, в котором приводятся описание, параметры, характеристики изделия, типовые схемы и т.д. Datasheet обычно представляет собой файл в формате PDF.

3. Основные характеристики N-канального полевого транзистора

Различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов много. Мы подойдем к вопросу с прикладной точки зрения и ограничимся рассмотрением необходимых нам практически параметров.

• Vds — Drain to Source Voltage — максимальное напряжение сток-исток.
• Vgs — Gate to Source Voltage — максимальное напряжение затвор-исток.
• Id — Drain Current — максимальный ток стока.
• Vgs(th) — Gate to Source Threshold Voltage — пороговое напряжение затвор-исток при котором начинает открываться переход сток-исток.
• Rds(on) — Drain to Source On Resistance — сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии.
• Q(tot) — Total Gate Charge — полныйзарядзатвора.

Параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило это 10 и 4.5 вольта, это важная особенность которую нужно обязательно учитывать.

4. Система маркировки полевых транзисторов

Рассмотрим на примере транзистора 20N03. Это означает, что он рассчитан на напряжение (Vds) ~30V и ток (Id) ~20A. Буква N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке Rds, а не максимальный ток.

 Примеры:

• IPP15N03L — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO220
• IPB15N03L — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO263(D²PAK)
• SPI80N03S2L-05 — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=5.2mΩ Id=80A TO262
• NTD40N03R — On Semi Power MOSFET 45 Amps, 25 Volts Rds=12.6mΩ
• STD10PF06 — ST STripFET™ II Power P-channel, MOSFET 60V 0.18Ω  10A IPAK/DPAK

  Итак, в случае маркировки XXYZZ мы можем утверждать, что XX — или Rds, или Id Y — тип канала ZZ – Vds.

 5. Алгоритм проверки исправности полевого транзистора

 Проверку можно проводить стрелочным омметром (предел х100), но более удобно это делать цифровым мультиметром в режиме тестирования P-N пере­ходов . Показываемое мультиметром зна­чение сопротивления на этом пределе численно равно напряжению на P-N переходе в милливольтах.

6. Пример проверки транзистора мультиметром:

У исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление. Причем бесконечное сопротивление прибор должен показывать независимо от полярности прикладываемого напряжения (щупов).

В современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод поэтому канал «сток-исток» при проверке ведет себя как обычный диод.

Черным (отрицательным) щупом прикасаемся к подложке — СТОКУ (D), красным (положительным) — к выводу ИСТОКА (S). Мультиметр показывает прямое падение напряжения на внутреннем диоде (500 — 800 мВ). В обратном смещении мультиметр должен показывать бесконечно большое сопротивление, транзистор закрыт.

Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом вывода ЗАТВОРА (G) и опять возвращаем его на вывод ИСТОКА (S). Мультиметр показывает близкое к нулю значение, причём при любой полярности приложенного напряжения — полевой транзистор открылся прикосновением. На некоторых цифровых мультиметрах возможно значение будет не 0, а 150…170 мВ

Если теперь черным щупом коснуться вывода ЗАТВОРА (G), не отпуская красного щупа, и вернуть его на вывод подложки — СТОКА (D), то полевой транзистор закроется и мультиметр снова будет показывать падение напряжения на диоде. Это верно для большинства N-канальных полевых транзисторов в корпусе DPAK и D²PAK, применяемых на материнских платах и видеокартах.

Транзистор выполнил всё, что от него требовалось. Диагноз — исправен.

Для проверки P-канальных полевых транзисторов нужно поменять полярность напряжений открытия-закрытия. Для этого просто меняем щупы мультиметра местами.

Методика проверки исправности полевых транзисторов с достаточной степенью правильности показана в видеоролике от магазина Чип и Дип

Источник: http://meandr.org/archives/9199

метров проверки транзистора (JFET) | Переходные полевые транзисторы

Тестирование полевого транзистора с помощью мультиметра может показаться относительно простой задачей, учитывая, что он имеет только один PN-переход для тестирования: измеряется либо между затвором и истоком, либо между затвором и стоком.

Проверка целостности N-канального JFET

А вот проверка проходимости через канал сток-исток — другое дело. Помните из предыдущего раздела, как накопленный заряд на емкости PN перехода затворного канала мог удерживать полевой транзистор в отключенном состоянии без приложения к нему внешнего напряжения? Это может произойти, даже если вы держите JFET в руке, чтобы проверить его! Следовательно, любое показание измерителя непрерывности через этот канал будет непредсказуемым, поскольку вы не обязательно знаете, накапливается ли заряд в соединении затвор-канал.Конечно, если вы заранее знаете, какие клеммы на устройстве являются затвором, истоком и стоком, вы можете подключить перемычку между затвором и истоком, чтобы устранить любой накопленный заряд, а затем без проблем приступить к проверке целостности цепи исток-сток. Однако, если вы не знаете, какие терминалы какие, непредсказуемость соединения исток-сток может затруднить определение идентичности терминала.

Стратегия тестирования JFET

Хорошая стратегия, которой следует придерживаться при тестировании JFET, — вставить контакты транзистора в антистатическую пену (материал, используемый для доставки и хранения статических электронных компонентов) непосредственно перед тестированием.Проводимость пены создает резистивное соединение между всеми выводами транзистора, когда он вставлен. Это соединение гарантирует, что все остаточное напряжение, возникающее на PN-переходе затворного канала, будет нейтрализовано, тем самым «открывая» канал для точного измерения целостности цепи исток-сток.

Поскольку канал JFET представляет собой единый непрерывный кусок полупроводникового материала, обычно нет разницы между выводами истока и стока. Проверка сопротивления от истока к стоку должна дать то же значение, что и проверка от стока к истоку.Это сопротивление должно быть относительно низким (максимум несколько сотен Ом), когда напряжение PN перехода затвор-исток равно нулю. При приложении напряжения обратного смещения между затвором и истоком обрыв канала должен быть очевиден по увеличенному показанию сопротивления на измерителе.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Полевые транзисторы (Fets): TESTING FETs

T E ST I N G FET s

Тестирование полевого транзистора сложнее, чем тестирование обычного транзистора.Перед фактическим тестированием полевого транзистора необходимо учесть следующие моменты:

1. Является ли устройство полевым или полевым МОП-транзистором?

2. Является ли полевой транзистор N-канальным или P-канальным устройством?

3. Устройство с полевыми МОП-транзисторами является устройством режима улучшения или устройством режима истощения?

Перед удалением полевого транзистора из схемы или обращением с ним проверьте, является ли он полевым или полевым МОП-транзистором. МОП-транзисторы можно легко повредить, если не соблюдать определенные меры предосторожности при обращении.

1. Держите все выводы полевого МОП-транзистора закороченными, пока они не будут готовы к использованию.

2. Убедитесь, что рука, используемая для работы с полевым МОП-транзистором, заземлена.

3. Убедитесь, что питание схемы отключено, прежде чем вставлять или извлекать полевой МОП-транзистор.

И полевые транзисторы JFET, и полевые МОП-транзисторы могут быть проверены с помощью коммерческого испытательного оборудования транзисторов или омметра. При использовании коммерческого оборудования для тестирования транзисторов см. Руководство по эксплуатации для правильной настройки переключателя.

Тестирование полевых транзисторов с помощью омметра

1. Используйте низковольтный омметр в диапазоне R X 100.

2. Определите полярность измерительных проводов. Красный — положительный, черный — отрицательный.

3. Определите прямое сопротивление следующим образом:

а. N-канальные полевые транзисторы: подключите положительный вывод к затвору, а отрицательный — к истоку или стоку. Поскольку канал соединяет исток и сток, необходимо проверить только одну сторону.Прямое сопротивление должно быть низким.

г. P-канальные полевые транзисторы: подключите минус

ведет к затвору, а положительный вывод к истоку или стоку.

4. Определите обратное сопротивление следующим образом:

а. N-канальные полевые транзисторы JFET: подключите отрицательный измерительный провод омметра к затвору, а положительный измерительный провод к истоку или стоку. JFET должен указывать на бесконечное сопротивление. Более низкое значение указывает на короткое замыкание или утечку.

г. P-канальные полевые транзисторы: Подключите положительный тест

Провод омметра к затвору, а отрицательный измерительный провод к истоку или стоку.

Тестирование полевых МОП-транзисторов с помощью омметра

Прямое и обратное сопротивление следует проверять низковольтным омметром по максимальной шкале. МОП-транзисторы имеют чрезвычайно высокое входное сопротивление из-за изолированного затвора. Измеритель должен регистрировать бесконечное сопротивление как в прямом, так и в обратном тестах сопротивления между затвором и истоком или стоком.Более низкие значения указывают на пробой изоляции между затвором и истоком или стоком.

Q U E S T ION S

1. На какие вопросы необходимо ответить перед фактическим тестированием полевого транзистора?

2. Почему важно знать, является ли устройство полевым транзистором или полевым МОП-транзистором, прежде чем удалять его из схемы?

3. Опишите, как проверить полевой транзистор с помощью омметра.

4. Опишите, как проверить полевой МОП-транзистор с помощью омметра.

5. Какая процедура используется для тестирования JFET или MOSFET с помощью коммерческого тестера транзисторов?

Входящие поисковые запросы:

Lab 4 — JFET Circuits I

JFET Транзисторы

Существует два основных типа транзисторов: биполярные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET). Физические механизмы, лежащие в основе работы этих двух типов транзисторов, совершенно разные.Мы ограничим наше исследование полевыми транзисторами, потому что их физический механизм проще. Полевые транзисторы подразделяются на два основных класса: переходные полевые транзисторы (JFET) и полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET). (Для полноты, каждый тип полевого транзистора подразделяется на полевые транзисторы с n и p-каналом, а для полевых МОП-транзисторов — полевые МОП-транзисторы с расширением и истощением, но мы не будем рассматривать это сейчас.)

Статическое электричество легко разрушает полевые МОП-транзисторы; их можно сжечь, просто пройдя по комнате в сухой день, неся их в руке.Однако после пайки в схему полевые МОП-транзисторы становятся довольно прочными. Хотя полевые МОП-транзисторы гораздо более распространены, чем полевые транзисторы JFET, мы будем работать с полевыми транзисторами, поскольку полевые МОП-транзисторы так легко перегорают. JFET-транзисторы дадут нам хорошее представление о том, как работают транзисторные схемы.

Транзисторы усилители; слабый сигнал используется для управления большим сигналом. Типичные транзисторы имеют три вывода; в случае JFET напряжение на одном выводе (называемом затвором) используется для управления током между двумя другими выводами (называемыми истоком и стоком).Конечно, напряжение затвора нужно привязать к какому-то другому потенциалу. По соглашению это ссылка на источник. Полевые транзисторы JFET нарисованы, как показано справа, где метки затвора, стока и истока (G, D, S, соответственно) обычно опускаются. Напряжения и токи транзисторов обозначены индексами, указывающими на соответствующий вывод. Таким образом, $ V_ {GS} $ относится к напряжению между затвором и истоком, $ V_ {DS} $ — это напряжение между стоком и истоком, $ I_D $ — ток в сток, а $ I_S $ — ток из источника.В нормальных условиях эксплуатации , ток в затвор не течет . Следовательно, $ I_S = I_D $.

Характеристики JFET и модель крутизны

Затвор и сток-исток JFET образуют диод с pn переходом; справа показана очень простая модель JFET. В этой модели сопротивление истока и стока зависит от смещения затвора. В нормальных условиях работы затвор JFET всегда имеет отрицательное смещение относительно источника, т.е.е. $ V_ {GS} <0 $. Следовательно, диод имеет обратное смещение, и ток затвора незначителен, тем самым доказывая, что $ I_S = I_D $. JFET может сгореть, если затвор смещен положительно . Эта простая картинка — происхождение названий отведений. Электроны входят в устройство через Источник, выходят через Дренаж и управляются Вратами. Но по соглашению мы всегда говорим о положительном течении тока; таким образом, хотя электроны проходят через Источник и уходят в Сток, положительный ток течет от стока к Источнику. Проверка внутреннего диода между затвором и стоком-истоком с помощью цифрового мультиметра — хороший и быстрый способ определить, работает ли JFET; диод обычно перегорает в перегоревших полевых транзисторах.

Рисунок 1: Модель простого полевого транзистора

Более полезная модель JFET заменяет переменный резистор источником переменного тока, ток которого зависит от напряжения затвора $ V_ {GS} $ и напряжения сток-исток $ V_ {DS} $, как показано на рис.2. Ток сток-исток максимален, когда напряжение затвор-исток $ V_ {GS} $ равно нулю, обычно около $ 50 \, \ mathrm {mA} $. Когда $ V_ {GS} $ становится отрицательным, ток уменьшается. Когда напряжение затвор-исток $ V_ {GS} $ достигает критического значения, называемого напряжением отсечки затвор-исток $ V_P $, ток стока $ I_D $ полностью отключается; нет тока. (Напряжение отсечки иногда называют напряжением отсечки.) Значение $ V_P $ зависит от конкретного типа полевого транзистора (и даже существенно варьируется между полевыми транзисторами одного типа), но обычно составляет от $ -4 до $ -10 \, \ mathrm {V} $.Таким образом, когда $ V_ {GS} $ поднимается в сторону $ 0 \, \ mathrm {V} $ из-за напряжения отсечки, начинает течь ток $ I_D $. Типичный график зависимости тока от напряжения затвора показан на рис. 3 слева внизу. Простые модели характеристик JFET предсказывают, что кривая будет параболической, особенно вблизи напряжения отсечки, но реальные устройства могут существенно отличаться от этого предсказания. Текущее значение $ I_D $ также будет зависеть от $ V_ {DS} $, как показано на рис. 4 справа внизу. На рисунке видны два режима: «линейный» режим низкого напряжения, где выходной ток линейно связан с $ V_ {DS} $, и область «насыщения», где ток почти не зависит от $ V_ {DS} $.JFET обычно, но не всегда, используются в области насыщения, и следующие две модели моделируют только этот режим.

Рисунок 2: Крутизна JFET модели

Рисунок 3: Передаточная характеристика затвора JFET

Рисунок 4: Выходная характеристика полевого транзистора.

Крутизна малых сигналов Модель

Схемы, использующие полевые транзисторы в режиме насыщения, обычно поддерживают напряжение затвора-истока $ V_ {GS} $ относительно постоянным около некоторого среднего значения $ \ left $. В этих обстоятельствах полезно рассмотреть модель JFET, которая линеаризуется вокруг небольших вариаций $ v_ {gs} $ около $ \ left $, т.е. $ v_ {gs} = V_ {GS } — \ left $. Условно термин «большие сигналы» относится к приложенному полному общему напряжению, в то время как термин «малые сигналы» относится к небольшим отклонениям от этих больших сигналов.Обычно мы используем заглавные буквы для большого количества сигналов (например, $ V_ {GS} $) и маленькие буквы для малых количеств сигналов (например, $ v_ {gs} $).

Простейшая модель малого сигнала для JFET показана на рис. 5 внизу слева и связывает линеаризованный ток стока $ i_d = I_D- \ left $ с $ v_ {gs} $ посредством линейной зависимости $ i_d = g_mv_ {gs} $. Пропорциональность $ g_m $ называется «крутизной»; «Транс», потому что напряжение затвора передается току источника, и «проводимость», потому что $ g_m $ имеет единицы проводимости.

В любых обстоятельствах крутизна рассчитывается путем взятия производной $ g_m = dI_d / dV_ {GS} $ при фиксированном значении $ V_ {DS} $. Если передаточная характеристика JFET представляет собой чистую параболу, подобную показанной на рис. 3, то крутизна будет прямой линией, подобной показанной на рис. 6. Наклон линии будет зависеть от $ V_ {DS} $, таким образом, конкретное значение крутизны для использования в $ i_d = g_mv_ {gs} $ зависит как от $ \ left $, так и от $ \ left $.

Рисунок 5: Модель крутизны

Рисунок 6: Transcounductance

Модель сопротивления источника слабого сигнала

Полезным вариантом модели крутизны является модель сопротивления источника. Эта модель состоит из идеального полевого транзистора, подключенного к истоковому резистору $ r_s $, как показано на рис.7 внизу слева. Значение резистора истока составляет $ r_s = 1 / g_m $, и для типичного полевого транзистора JFET оно показано на рисунке 8 справа внизу.

Идеальный полевой транзистор пропускает любой ток, необходимый для поддержания одинакового потенциала затвора и источника, отсюда и обозначение $ 0 \, \ mathrm {V} $ на чертеже модели. Вы можете представить это, как будто есть крошечный демон Максвелла, который постоянно измеряет напряжение истока затвора идеального полевого транзистора и регулирует ток через полевой транзистор, чтобы поддерживать это напряжение на нуле. Не волнуйтесь, это скорее антропоморфный рисунок, он действительно очень полезен.

Мы называем полевой транзистор в этой модели идеальным, потому что мы делаем вид, что его крутизна бесконечна. Тогда любой желаемый ток может быть получен с помощью бесконечно малого $ v_ {gs} $, следовательно, $ v_ {gs} \ ок0 $. Идеальные полевые транзисторы не могут быть изготовлены сами по себе, в этой модели идеальный полевой транзистор и исходный резистор $ r_s $ образуют неделимый корпус. Источник идеального полевого транзистора находится внутри корпуса и недоступен для внешней схемы. Как обозначено меткой «S», вывод «истока», доступный для внешней цепи, является нижним концом резистора истока $ r_s $.Не беспокойтесь, что внутренний идеальный JFET имеет бесконечную крутизну, все устройство, включая истоковый резистор, не будет иметь бесконечной крутизны.

Рисунок 7: Модель сопротивления источника

Рисунок 8: Сопротивление источника

Эквивалентность модели

Модель крутизны и модель сопротивления источника являются малосигнальными, т.е.е. линеаризованные модели. Хотя это может быть не сразу очевидно, формально они эквивалентны. Эту эквивалентность лучше всего установить на примере.

• Рассмотрим реальный полевой транзистор JFET с крутизной $ g_m = 0,01 \, \ mathrm {S} $ и управляемым напряжением $ v_ {gs} = + 0,1 \, \ mathrm {V} $. [Единица $ \ mathrm {S} $ — это единица проводимости, сименс. Иногда вы увидите архаичную, но гораздо более забавную единицу, mho (ом назад) для проводимости.] Ясно, что $ i_d = g_mv_ {gs} = 0,01 \ times 0.1 = 0,001 \, \ mathrm {A} $ для модели крутизны.
• Каким образом идеальный полевой транзистор JFET в модели резистора истока поддерживает на затворе и истоке тот же потенциал, который требуется в модели сопротивления источника? Он должен пропускать через резистор источника $ r_s $ достаточный ток, чтобы поднять идеальное напряжение источника (напряжение на нижнем выводе недоступного идеального полевого транзистора, предположительно находящегося внутри реального полевого транзистора) до $ + 0,1 \, \ mathrm {V} $ . Поскольку сопротивление источника составляет $ r_s = 1 / 0,01 = 100 \, \ Omega $, для этого требуется ток $ v_ {gs} / r_s = 0.1/100 = 0,001 \, \ mathrm {A} $.

Таким образом, обе модели предсказывают один и тот же текущий $ i_d $. Поскольку модели эквивалентны, они дадут одинаковые результаты в любой схеме. Лично я (JF) считаю, что модель сопротивления источника проще в использовании.

Повторюсь, все постоянные смещения напряжения и постоянные токи игнорируются в моделях малых сигналов, за исключением начального расчета крутизны. В частности, игнорируется смещение $ V_ {GS} $, необходимое для получения желаемого $ I_D $; $ v_ {gs} $ центрируется вокруг нуля.$ V_ {GS} $ всегда отрицательно; $ v_ {gs} $ может быть положительным или отрицательным. Суммарный ток $ I_D $ всегда положительный; $ i_d $ может быть положительным или отрицательным.

Источники тока с самосмещением

Источники тока очень важны в современной схемотехнике. Типичный операционный усилитель (операционный усилитель), очень распространенная схема, которую мы будем тщательно изучать, может содержать дюжину источников тока. JFET, работающий в режиме насыщения, функционирует как источник тока; как видно на рис.4, ток стока $ I_D $ увеличивается только медленно, когда увеличивается напряжение источника стока $ V_ {DS} $. Однако изолированный полевой транзистор JFET не является достаточно жестким ($ I_D $ недостаточно независим от $ V_ {DS} $) для большинства приложений. Более того, $ I_D $ будет существенно меняться в зависимости от температуры.

Источник тока с самосмещением, изображенный справа, является гораздо более жестким источником. Как и в любом источнике тока, ток через источник, здесь вниз через JFET $ I_D $, почти не зависит от напряжения $ + V $ в цепи.(В идеальном бесконечно жестком источнике ток был бы полностью независим от $ + V $.) Величину тока можно запрограммировать, изменив номинал резистора $ R $. Поведение этой схемы неочевидно. Схема зависит от обратной связи: выход схемы управляет ее входом. Обратная связь — чрезвычайно полезный и универсальный метод проектирования схем, обладающий почти волшебной силой. Этот источник тока с самосмещением — первая из многих схем обратной связи, которые мы будем изучать в этом курсе.

Давайте рассмотрим, как вышеупомянутый источник тока может запускаться при первом включении питания. Представьте, что источник $ + V $ внезапно включается, а ток через JFET еще не течет. Тогда падение напряжения на резисторе будет равно нулю, и напряжение затвора истока $ V_ {GS} $ также будет равно нулю. Но при нулевом значении $ V_ {GS} $ через JFET проходят большие токи, поэтому ток будет увеличиваться. По мере увеличения тока на резисторе будет возникать падение напряжения, и верхний конец резистора станет положительно смещенным относительно земли. Это означает, что затвор станет отрицательно смещенным относительно источника. Отрицательные значения $ V_ {GS} $ начнут отключать JFET. В конце концов, устойчивое равновесие будет достигнуто, когда $ V_ {GS} $ как раз подходит для желаемого тока, протекающего через JFET.

При достижении равновесия, если ток увеличится, падение напряжения на резисторе увеличится, источник JFET станет более положительным, $ V_ {GS} $ станет более отрицательным, а JFET слегка отключится.Если бы ток уменьшился, падение на резисторе уменьшилось бы, источник JFET стал бы менее положительным, $ V_ {GS} $ стал бы менее отрицательным, а JFET включился бы немного больше.

Таким образом, схема регулирует свой выход, возвращая сигнал, пропорциональный его выходу (в данном случае, напряжению на резисторе), на свой вход. В свою очередь, эта обратная связь с входом регулирует выход.

Равновесный ток через JFET, т.е.е. ток источника тока можно предсказать с помощью анализа линии нагрузки. График справа отображает передаточную характеристику затвора красным цветом. Он также отображает линию нагрузки $ I_D = -V_ {GS} / R $. Почему график линии нагрузки имеет отрицательный наклон? Тщательно продумайте схему; для положительного тока, протекающего через $ R $, напряжение на $ R $ является обратным значению $ V_ {GS} $. Отсюда отрицательный знак. По аналогии с анализом линии нагрузки диода, характеристика JFET и линия нагрузки должны выполняться одновременно.Это произойдет только на пересечении двух кривых; это пересечение, таким образом, дает равновесный ток. Почему этот источник тока жесткий? Рассмотрим варианты $ + V $ и соответствующие варианты $ V_ {DS} $. Эти изменения $ V_ {DS} $ вызовут изменения характеристической кривой JFET, упрощенно изменяя коэффициент параболической зависимости и сдвигая кривую вверх или вниз. Однако эти изменения будут небольшими, если JFET находится в режиме насыщения, когда $ I_D $ относительно не зависит от $ V_ {DS} $.Затем подумайте, как меняется точка равновесия. Если линия нагрузки имеет небольшой уклон, изменения характеристической кривой в первую очередь будут перемещать точку пересечения по горизонтали. Текущий $ I_D $ практически не изменится. Следовательно, источник будет жестким.

Последователи источника

Повторитель — это цепь, выходное напряжение которой равно входному напряжению. Поскольку последователи не имеют усиления по напряжению, может показаться, что они бесполезны.Однако повторители могут иметь большие коэффициенты усиления по току , что может быть более важным, чем коэффициент усиления по напряжению для источников с высоким входным импедансом. 4 $.

Конкретный тип повторителя, повторитель источника, может быть сконструирован путем небольшой модификации источника тока с самосмещением. Вместо заземления затвора, как это делается в источнике тока, затвор приводится в действие источником входного сигнала, как показано справа. Вывод снимается с истокового резистора $ R_S $. Обозначения здесь сбивают с толку; этот резистор с заглавной буквы $ R $ представляет собой физический резистор, подключенный к источнику JFET. Он отличается от $ r_s $ небольшим $ r $, воображаемым внутренним резистором источника, используемым в модели сопротивления источника слабого сигнала. Поведение схемы мало отличается от поведения источника тока. Предположим, что при $ V_ {in} = 0 $ ток в цепи равен $ I_ {D0} $. Тогда напряжение затвора истока будет $ V_ {GS0} = — R_SI_ {D0} $. Если $ V_ {in} $ станет положительным, а $ I_D $ не изменится с $ I_ {D0} $, напряжение затвора-истока $ V_ {GS} $ увеличится, возможно, существенно. Это привело бы к тому, что JFET захотел бы увеличить $ I_D $, что, в свою очередь, увеличило бы падение напряжения на $ R_S $, тем самым уменьшив $ V_ {GS} $.Вскоре мы увидим, что в равновесии ток $ I_D $ увеличится ровно настолько, чтобы напряжение затвора-истока едва увеличилось со своего значения $ V_ {GS0} $. Точно так же, если $ V_ {in} $ станет отрицательным, равновесный ток уменьшится ровно настолько, чтобы значение напряжения затвора-истока едва уменьшилось от его значения $ V_ {GS0} $. Поскольку $ V_ {GS} $ практически не изменяется, выходное напряжение $ V_ {out} $ должно отслеживать $ V_ {in} $, и схема действует как ведомый. Обратите внимание, что трек не означает равный; таким образом, в то время как большой сигнал $ V_ {out} \ ne V_ {in} $, меньший сигнал $ v_ {out} = v_ {in} $. Помните, что $ V_ {GS} $ всегда остается отрицательным; затвор JFET всегда имеет обратное смещение.

Поведение слабого сигнала ведомого можно описать более точно, заменив JFET его моделью сопротивления источника, как показано справа. Помните, что в этой модели идеальный полевой транзистор JFET поддерживает внутренний источник с таким же потенциалом, что и затвор. Модель сводится к делителю напряжения, управляемому источником напряжения, управляемым напряжением, как показано справа. Таким образом, выход схемы равен . $ \ displaystyle v_ {out} = \ frac {R_S} {r_s + R_S} v_ {in} $. (1) Пока $ r_s $ намного меньше $ R_S $ , выходное напряжение будет точно соответствовать входному напряжению. Используя модель справа, мы можем легко вычислить выходное сопротивление повторителя. Если мы заземлим $ v_ {in} $ и посмотрим назад на схему от $ v_ {out} $, мы увидим два параллельных резистора. Таким образом, выходное сопротивление составляет . $ \ displaystyle z_ {out} = \ frac {r_sR_S} {r_s + R_S} $.(2) Пока $ r_s $ мало по сравнению с $ R_S $, выходное сопротивление будет приблизительно $ r_s $, а поскольку $ r_s $ обычно мало, выходное сопротивление ведомого устройства будет небольшим.

Для получения дополнительной информации о предвзятых последователях см. Sedra & Smith, 2-е издание, страницы с 282 по 287.

Упаковка и товары

Транзисторы производятся во многих различных корпусах и размерах.Наши полевые транзисторы 2N4392 JFET поставляются в металлической банке. (Устройства, начинающиеся с 1N, всегда являются диодами; устройства, начинающиеся с 2N, всегда являются транзисторами.) Как и во многих других устройствах, диаграмма отведений зависит от вида. Вид снизу (сразу справа) показывает устройство со стороны вывода. Вид сверху (в центре справа) смотрит на устройство со стороны без вывода выводов. Выводы 2N4392 расположены треугольником; если смотреть сверху, то вывод затвора — это первый вывод по часовой стрелке от выступа. При вставке полевого транзистора в макетную плату нет необходимости раздавливать выводы по горизонтали. Фактически, это может привести к случайному замыканию выводов JFET на металлический корпус. Вместо того, чтобы сжимать выводы, просто осторожно согните их так, чтобы они образовали треугольный узор и находились в разных столбцах на макете. Может быть полезно, чтобы один из выводов перекрывал узкую область без гнезда на макетной плате.

2N4392 Вид снизу

Вид сверху

Многие полевые транзисторы JFET, включая 2N4392, имеют симметричную конструкцию.Исток и сток можно поменять местами без изменения поведения устройства. Но для простоты при использовании, как правило, следует использовать правильные выводы истока и стока. Асимметричные полевые транзисторы, в которых нельзя поменять местами исток и сток, обычно рисуются со смещенным выводом затвора, как показано справа.

В лаборатории

Свойства полевых транзисторов JFET существенно различаются от образца к образцу. Если не указано иное, используйте тот же JFET для всех измерений в этой лаборатории и в некоторых лабораториях на следующей неделе.Убедитесь, что вы держите JFET отдельно. Создавайте аккуратные цепи с короткими проводами, чтобы свести к минимуму проблемы с шумом.

Проблема 4.1 — Базовые проверки JFET

---

Проверьте , что ваш JFET работает, выполнив тесты диодов цифрового мультиметра между различными контактами. Опишите результаты всех ваших измерений.

Проблема 4.2 — Переключатель JFET

---

JFET могут использоваться как электронные переключатели. Постройте схему справа, которая включает и выключает светодиод. Коснитесь вывода затвора на массу, чтобы включить светодиод, и коснитесь его до –12 В, чтобы выключить светодиод. Пока что этот переключатель не очень впечатляет; мы могли бы с таким же успехом включать и выключать светодиод, перемещая его собственный вывод, а не вывод затвора JFET. Поместите резистор $ 22 \, \ mathrm {M} \ Omega $ последовательно с выводом затвора. Можно еще включить светодиод? Из 3.12 вы знаете, что светодиод не загорится, если его подключить к резистору $ 22 \, \ mathrm {M} \ Omega $.JFET позволяет нам контролировать значительный ток светодиода с помощью очень слабого сигнала, доступного через резистор $ 22 \, \ mathrm {M} \ Omega $, тем самым демонстрируя усиление тока.

Проблема 4.3 — память JFET

---

Вы могли заметить, что переключатель JFET запоминает свою последнюю настройку. Прикоснитесь к воротам на –12 В на мгновение, и светодиод на некоторое время погаснет; коснитесь ворот земли, и светодиод останется включенным.Эта память является результатом внутренней емкости затвора JFET $ C_ {iss} $ и очень высокого сопротивления затвора $ R_g $. $ C_ {iss} $ — это емкость, которая является результатом конечных физических размеров полевого транзистора. Эта внутренняя емкость недоступна снаружи устройства и будет варьироваться от устройства к устройству. Точно так же сопротивление затвора $ R_g $ — это сопротивление затворного диода с обратным смещением, которое также недоступно извне и будет варьироваться от устройства к устройству. Когда конденсатор затвора разряжен, $ V_ {GS} $ равен нулю, и переключатель JFET будет включен.Но когда конденсатор заряжен отрицательно, переключатель JFET будет оставаться выключенным до тех пор, пока конденсатор не разрядится, то есть в течение времени порядка $ R_gC_ {iss} $. Схема может быть перерисована с помощью модели JFET (показанной справа, обведенной красным), которая включает эти эффекты.

Время памяти можно увеличить, добавив внешний конденсатор. Измерьте время «забывания» с внешним конденсатором $ 100 \, \ mathrm {pF} $ и без него. Используйте секундомер мобильного телефона для измерения времени.По этим двум временам определите приблизительные значения $ C_ {iss} $ и $ R_g $. Обратите внимание, что сопротивление $ R_g $ очень велико. Время памяти с конденсатором может составлять несколько минут; если время непрактично велико, используйте $ 25 \, \ mathrm {pF} $ или $ 50 \, \ mathrm {pF} $ вместо конденсатора $ 100 \, \ mathrm {pF} $. Обратите внимание, что связующая емкость и сопротивление утечки самой макетной платы будут влиять на ваши измеренные значения, уменьшая эффективное сопротивление затвора и увеличивая эффективную емкость затвора. Этот эффект памяти является основой для динамической RAM (оперативной памяти) в компьютерах. Компьютеры используют два типа памяти. Статическая RAM (SRAM) запоминает информацию навсегда, но она относительно дорога и не может быть плотно упакована на кристалле. Динамическая оперативная память (DRAM) дешевле и меньше по размеру и очень похожа на ячейки памяти. Практически вся память компьютера, часто $ 4–16 \, \ mathrm {GB} $ (2016), — это DRAM. Емкость затвора очень мала для полевых транзисторов, используемых в DRAM.Компьютер должен напоминать или обновлять память о своем состоянии каждые несколько миллисекунд; сначала он должен прочитать каждый бит памяти, чтобы узнать, в каком состоянии он находится, а затем компьютер обновляет бит памяти, эквивалентно прикосновению к вентилю бита до соответствующего потенциала. Скрытый от пользователя, компьютер должен циклически перебирать всю свою память каждые несколько миллисекунд.

Проблема 4.4 — Передаточная характеристика затвора JFET

---

Соберите схему, показанную справа. Проверьте свою электрическую цепь перед включением питания; JFET легко сжечь! Перед тем, как присоединить сумматор смещения к полевому транзистору, убедитесь, что он полностью отрицательно повернут, чтобы избежать перегорания полевого транзистора. Используйте осциллограф или другой цифровой мультиметр для измерения напряжения затвора. Конденсатор $ 1 \, \ mathrm {nF} $ включен в цепь для подавления паразитных колебаний. Паразитные колебания — это высокочастотные колебания, которые иногда возникают спонтанно. Они вызваны непреднамеренными паразитными емкостями.Эти емкости могут быть внутренними по отношению к устройству или возникать в результате подключения проводов и проводов к устройству. В лабораторной работе 5 паразитные колебания будут рассмотрены далее. $ 100 \, \ Omega $ ограничивает ток, чтобы предохранитель цифрового мультиметра не перегорел. Сначала найдите наиболее отрицательное напряжение, при котором ток стока протекает через полевой транзистор: напряжение отсечки. Пусть вас не обманывают токи порядка самого низкого разрешения, измеряемого цифровым мультиметром. Если ток не зависит от напряжения затвора, эти базовые показания взяты из минимального уровня шума цифрового мультиметра.Найдите напряжение затвора, которое только начинает увеличивать ток. Затем примерно определяют взаимосвязь между током и напряжением затвора, увеличивая напряжение затвора до нуля, записывая ток примерно в пяти точках.

Проблема 4.5 — Передаточная характеристика затвора JFET: Curve Tracer

---

Получите подробную передаточную характеристику вашего JFET с помощью компьютеризированной опции JFET Transfer Tracer на измерителе кривой.Подключите JFET к клеммной колодке, поставляемой с измерителем кривой. Вы обнаружите, что порядок выводов на JFET является обратным по отношению к порядку выводов на клеммной колодке. Казалось бы, это потребует скрутки выводов JFET. Вероятно, это не лучший вариант; вы будете использовать этот JFET неоднократно в этой лабораторной работе, и вы не хотите искажать выводы JFET. Трассирующее устройство можно использовать, не повреждая выводы, используя одно или оба из следующих решений:

1. JFET 2N4392 является симметричным полевым транзистором; Источник и сток технически взаимозаменяемы (хотя мы обычно не советуем вам это делать).Если вы подключите источник JFET к сливу клеммной колодки и наоборот, вы получите те же кривые характеристик, как если бы вы правильно подключили JFET, даже если выводы были фактически перевернуты с точки зрения Tracer.
2. Если вы поменяете местами провода, как в решении 1 непосредственно выше, вы можете повернуть клеммную колодку на 180 градусов, чтобы источник клеммной колодки был подключен к сливу Tracer, и наоборот. С точки зрения Tracer, это снова поменяет отведения; это один из тех редких случаев, когда две ошибки (два обмена) действительно приводят к правильному (нет чистого обмена).

Используйте опцию анализа Tracer, чтобы согласовать передаточную характеристику с параболой, а для найти крутизну $ g_m $ и сопротивление источника $ r_s $ как функцию $ V_ {GS} $. Насколько близка характеристика к параболе? По крайней мере, это парабола в некотором ограниченном диапазоне?

Постройте всех ваших данных, а добавьте точек, которые вы взяли вручную, к кривой передаточной характеристики. Для напряжения затвора $ -1 \, \ mathrm {V} $, найдите крутизны напрямую, дифференцируя кривую передаточной характеристики, и убедитесь, что ваше значение согласуется со значением, автоматически вычисленным Curve Tracer.JFET 2N4392 предназначен для работы в качестве переключателя, и его передаточная характеристика далека от идеальной.

Наконец, , найдите полную выходную характеристику для вашего JFET с опцией JFET Output Tracer. Сканируйте как в линейном, так и в насыщенном режиме.

Сохраните этот JFET для многих оставшихся упражнений.

Curve Tracer информация

Проблема 4.6 — Передаточная характеристика затвора JFET: измеритель кривой для 2N3819

---

Используйте Curve Tracer, чтобы найти передаточные характеристики 2N3819 JFET. Постройте крутизны этого JFET. 2N3819 является более типичным и идеальным JFET, чем 2N4392; ближе ли его передаточная характеристика к параболе (то есть его крутизна ближе к линейной)? Обратите внимание, что 2N3819 использует вывод, показанный слева. Технические характеристики 2N3819 JFET доступны на веб-сайте курса.

Проблема 4.7 — Тепловые свойства JFET

---

Купите новый JFET только для этого упражнения. В упражнении 4.4 вы могли заметить, что более высокие токи стока $ I_D $ смещаются вниз со временем, когда $ V_ {GS} $ удерживается фиксированным. Исследуйте этот эффект: перестройте 4.4 с новым JFET, установите напряжение затвора для $ I_D $, равное $ 1 \, \ mathrm {mA} $, и наблюдайте за током в течение минуты. Дрейфует? Затем устанавливает ток примерно на $ 15 \, \ mathrm {mA} $. Теперь он дрейфует?

Сколько мощности рассеивается полевым транзистором? JFET горячий? (Будьте осторожны, осторожно дотрагивайтесь до JFET!) Возьмите банку с контурным охладителем. Распылите на JFET в течение двух секунд и следите за током. Как это изменится?

Перегретые компоненты — частая причина отказа цепи. Распространенный метод диагностики — обработать подозрительный компонент или цепь охладителем цепи и посмотреть, не заработает ли цепь снова.

Обратите внимание, что охладитель контура работает, выделяя сжатый газ, часто 1,1,1,2-тетрафторэтан. При расширении газ охлаждается, и его можно использовать для охлаждения JFET. Раньше мы использовали фреон для газа; У фреона есть замечательные свойства, но он разрушает озоновый слой (вопреки утверждениям Дональда Трампа).Используемые в настоящее время газы не так уж вредны для озонового слоя, но вызывают глобальное потепление. Слишком много, и Голландия и несколько островов Тихого океана окажутся под водой через двадцать лет. Кроме того, контурный охладитель стоит ve. Следовательно, минимизируйте использование. Sp ray всего на секунду или две. Требуется немного . Не распыляйте кулер в глаза или на тело.

Задача 4.8 — Источник тока с самосмещением на полевом транзисторе

---

Соберите схему справа, с нулем, одним или двумя из $ + 12 \, \ mathrm {V} $, последовательно соединенных с землей выхода сумматора смещения. Используйте JFET, характеристики которого вы измерили. Убедитесь, что база резистора и затвор JFET подключены к твердой земле, связанной с источником питания $ + 5 \, \ mathrm {V} $. Обратите внимание, что ввод сумматора смещения должен плавать; к нему ничего не должно быть подключено.На схеме справа метка «BNC Ground» обозначает внешний провод выходного разъема BNC, который НЕ ЗАЗЕМЛЕН в этой проблеме (Внешний провод разъема BNC часто заземляется, поэтому он называется «заземлением BNC». ). Отрегулируйте сумматора смещения до нуля, чтобы получить общее напряжение $ + 15 \, \ mathrm {V} $ (в пределах нескольких процентов) на полевом транзисторе и резисторе. (Это, вероятно, лучше всего выполнить, используя только один из источников $ + 12 \, \ mathrm {V} $.) Измерьте ток, проходящий через JFET. Отрегулируйте номинал резистора до тех пор, пока ток не станет примерно между $ 2.7 \, \ mathrm {mA} $ и $ 3.3 \, \ mathrm {mA} $. Чем ближе вы подойдете к $ 3.0 \, \ mathrm {mA} $, тем лучше, но вам не нужно быть навязчивым. Возможно, вам придется использовать несколько резисторов последовательно или параллельно. Измерить и построить график зависимости тока через JFET $ I_D $ от напряжения на JFET и резисторе. Используйте комбинации настроек сумматора смещения и нуля, одного или двух источников $ + 12 \, \ mathrm {V} $ для исследования положительных потенциалов в диапазоне от $ + 0 \, \ mathrm {V} $ до примерно $ +35 \, \ mathrm {V} $.Вы должны обнаружить, что после $ + 3 \, \ mathrm {V} $ через JFET и резистор ток почти постоянный; эта схема является хорошим источником тока. Наконец, устанавливает сумматора смещения и подает обратно, чтобы получить общее напряжение $ + 15 \, \ mathrm {V} $. Вкратце, распылите JFET с охладителем контура. Насколько изменится $ I_D $?

Задача 4.9 — Регулируемый самосмещенный источник тока

---

Для контура в 4.8, и с общим напряжением $ + 15 \, \ mathrm {V} $ на JFET и резисторе, измеряет и записывает выходной ток для резистора, который вы использовали в 4.8, и для значений резистора $ 100 \, \ Омега $, $ 390 \, \ Omega $, $ 3.3 \, \ mathrm {k} \ Omega $ и $ 10 \, \ mathrm {k} \ Omega $. Соответствуют ли измеренные токи значениям, предсказанным анализом линии нагрузки на основе данных из 4.5?

Проблема 4.10 Характеристики выхода исток-сток JFET: источник тока с внешним смещением

---

Как обсуждалось в справочном материале, источник тока с самосмещением лучше, чем источник тока с полевым транзистором со смещением.Докажите это с помощью , построив источник тока смещенного полевого транзистора справа. Она очень похожа на схему в 4.8; снова используйте ноль, один или два источника питания $ + 12 \, \ mathrm {V} $ последовательно с землей выхода сумматора смещения. Убедитесь, что источник JFET подключен к твердому заземлению, связанному с источником питания $ + 5 \, \ mathrm {V} $. Используйте генератор сигналов Tektronix в качестве переменного источника постоянного тока. (На генераторе используйте кнопку More Button на передней панели -> More Screen Button -> DC, чтобы установить уровень постоянного тока.) Перед подачей питания на JFET устанавливает для этого уровня на $ -3 \, \ mathrm {V} $ и проверяет и видит, что значение $ V_ {GS} $ действительно отрицательное. Затем подайте питание на вашу схему, и отрегулируйте уровень постоянного тока, пока вы не увидите тот же ток, что и в 4.8 для $ I_D $. Опять же, измеряет и строит график зависимости тока через JFET $ I_D $ от напряжения на JFET и резисторе. Используйте комбинации настроек сумматора смещения и нуля, одного или двух из источников $ + 12 \, \ mathrm {V} $ для исследования положительных потенциалов в диапазоне от $ + 0 \, \ mathrm {V} $ до примерно $ +35 \, \ mathrm {V} $.Ток должен быть приблизительно постоянным, но не таким почти постоянным, как в 4.8. Наконец, устанавливает сумматора смещения и подает обратно, чтобы получить общее напряжение $ + 15 \, \ mathrm {V} $. Вкратце, распылите JFET с охладителем контура. Насколько изменится $ I_D $?

Проблема 4.11 — Сравнение источников тока

---

График зависимости тока от напряжения для упражнений 4.8 и 4.10. Рассчитайте жесткость для обоих типов источников тока: в соответствующем рабочем режиме найдите $ \ Delta I_D $ для некоторого $ \ Delta V_ {D} $ подходящего размера. Жесткость составляет $ \ Delta V_D / \ Delta I_D $.

---

В 4.10 вы должны были доказать, что ток JFET с внешним смещением примерно постоянен в режиме насыщения. Работу источника с внешним смещением, не использующего обратную связь, легче понять, чем работу источника с самосмещением.Почему бы не использовать схему источника тока с внешним смещением вместо источника с самосмещением 4,8?

1. Самосмещенный источник более жесткий. При фиксированном $ V_ {GS} $ ток JFET в 4.10 слабо увеличивается с $ V_D $. Следовательно, источник не совсем жесткий. Но в схеме с самосмещением индуцированное $ V_D $ увеличение тока приведет к увеличению падения напряжения на резисторе, делая затвор JFET более отрицательным по отношению к источнику JFET, тем самым уменьшая увеличение тока.Хотя самосмещенный источник и не идеален, он будет намного жестче.

2. Самосмещенный источник гораздо меньше зависит от температуры. Полевые транзисторы , как и диоды, сильно зависят от температуры, но обратная связь стабилизирует ток с помощью того же механизма, который описан в предыдущем пункте.

3. Источник с самосмещением не имеет внешней сети смещения. Схема с самосмещением проще схемы внешнего смещения, поскольку не требует источника питания с отрицательным смещением и, таким образом, полностью независима от изменений таких напряжений питания смещения.Следовательно, схема может питаться от широкого диапазона питающих напряжений. Большинство операционных усилителей в значительной степени полагаются на источники тока с самосмещением и работают от источников питания от $ \ pm5 \, \ mathrm {V} $ до $ \ pm 18 \, \ mathrm {V} $.

---

Проблема 4.12 — Последователи источника

---

Постройте простого ведомого, показанного справа. Управляйте повторителем с генератором сигналов и сумматором смещения.Поиграйте с разными значениями смещения, амплитуды сигнала и частоты сигнала и сравните $ V_ {out} $ с $ V_ {in} $. Обратите внимание, что выходная амплитуда $ V_ {out} $ немного меньше входной амплитуды $ V_ {in} $ и также смещена на постоянное напряжение. Вы можете объяснить происхождение постоянного смещения?

Проблема 4.13 — Усиление последователя источника

---

Удалите сумматор смещения из 4.12, и управляйте схемой напрямую с помощью генератора сигналов. Тщательно измерьте прирост последователя $ G = v_ {out} / v_ {in} $. Поскольку $ v_ {in} $ и $ v_ {out} $ почти одинакового размера, усиление можно определить наиболее точно, измерив разницу $ \ Delta v = v_ {out} -v_ {in} $ непосредственно на прицеле. и вычисляем выигрыш от $ G = 1 + \ Delta v / v_ {in} $. Обратите внимание, что здесь нас интересуют только слабые компоненты сигналов: $ v_ {out} $, а не $ V_ {out} $. Компоненты слабого сигнала не включают никаких постоянных сдвигов постоянного тока; эти сдвиги могут быть легко устранены в вашем прицеле с помощью настройки переменного тока. Определите сопротивление источника по данным 4.5 . Соответствует ли усиление прогнозируемому усилению по формуле. (1)?

Проблема 4,14

---

Изучите влияние нагрузочного резистора на ведомый с помощью схемы MultiSim Desktop \ Mulitisim \ Lab 4 \ Follower, показанной справа. Значение приращения потенциометра по умолчанию (5%) слишком велико; установить на 0.1%, щелкнув правой кнопкой мыши по горшку, перейдя на вкладку «Значение» и изменив приращение. Дважды щелкните на осциллографе, чтобы открыть график осциллографа, и запустите симуляцию (щелкнув кнопку запуска с зеленой стрелкой или перейдя в меню «Моделирование» и выбрав «Выполнить»). Изучите влияние нагрузочного резистора, перетащив ползунок рядом с потенциометром или нажав «a» и «Shift + a». (Убедитесь, что схема реагирует на клавиши, щелкнув по ней, прежде чем пробовать горячие клавиши.) Как меняется вывод? Вам придется перейти к значениям ниже 10%, чтобы увидеть большой эффект. Когда значение потенциометра равно выходному сопротивлению повторителя, выходной сигнал упадет примерно в два раза. Примерно каков выходной импеданс повторителя? Из уравнения. (2), спрогнозируйте значение внутреннего резистора источника $ r_s $ и крутизну $ g_m $.

Проблема 4.15 — Соответствующие полевые транзисторы

---

Транзисторы с одним и тем же номером детали могут значительно отличаться из-за производственных различий. Рассмотрим, например, ток стока насыщения $ I_ {DSS} $, который определяется как ток между стоком и истоком, когда напряжение затвора-истока равно нулю. Для 2N4392 этот ток задан в диапазоне от $ 25 \, \ mathrm {mA} $ до $ 75 \, \ mathrm {mA} $; для этого параметра не указано типичное или среднее значение.

Многие схемы, использующие несколько транзисторов, работают лучше всего, если транзисторы почти идентичны.Таким образом, важно разработать методы выбора почти идентичных транзисторов из большого запаса; набор почти идентичных транзисторов называется согласованной парой.

Есть много параметров, которые могут быть сопоставлены, и нет гарантии, что сопоставление одного параметра, скажем, $ I_ {DSS} $, будет соответствовать другим параметрам, скажем, $ V_P $. Тем не менее, обычно достаточно сопоставить только один параметр и предположить, что остальные параметры будут близкими. На первый взгляд, $ I_ {DSS} $ был бы привлекательным параметром для сопоставления, но на практике это не лучший выбор из-за большой мощности, рассеиваемой в полевом транзисторе, когда $ V_ {GS} = 0 $.Вместо этого мы выберем измерение тока $ I_D $ источника тока с фиксированным резистором.

Сборка , текущий исходный код справа. Получите по крайней мере пять дополнительных 2N4392 JFET и измерьте текущий $ I_D $ через каждый. Оставьте JFET, чья $ I_D $ как можно ближе к $ I_D $ вашего откалиброванного JFET (того, характеристики которого вы измерили). Ваше совпадение должно быть в пределах 10%. Верните другие полевые транзисторы. Сохраните подобранную пару для последующих упражнений в этой лаборатории и в лаборатории 5. Обратите внимание, что ручной выбор совпадающих пар нецелесообразен для коммерческого оборудования. К счастью, в этом нет необходимости, потому что полевые транзисторы JFET, построенные на одном и том же куске кремния, например, в интегральной схеме, очень хорошо согласованы. В редких случаях, когда требуется дискретная согласованная пара, доступны очень простые интегральные схемы, содержащие только согласованную пару JFET.

Проблема 4.16 — Улучшенный ведомый I

---

Коэффициент усиления простого ведомого, изученного в 4.12–4.13, меньше единицы.

Наивно, уравнение. (1) предполагает, что коэффициент усиления можно улучшить, просто увеличив резистор источника $ R_S $ 330 $ \ Omega $. К сожалению, это также сделало бы $ V_ {GS} $ более отрицательным, тем самым уменьшив ток стока $ I_D $ и крутизну, и увеличив $ r_s $, поэтому улучшение усиления может быть незначительным.Более того, выходной импеданс повторителя также увеличится (уравнение 2).

Нам нужен способ эффективного увеличения $ R_S $ без изменения $ V_ {GS} $. Это можно сделать, заменив $ R_S $ текущим источником. Поскольку источник тока жесткий, его эффективный $ R_S $ может быть очень большим, но поскольку $ I_D $ остается конечным, из передаточной характеристики затвора JFET (рис. 3) ясно, что $ V_ {GS} $ остается в области где крутизна большая (рис. 6).

Используя вашу согласованную пару, создаст ведомый, управляемый источником тока, показанный на диаграмме справа. Сравните вход и выход для различных входных сигналов. Измерьте усиление. Есть ли заметная разница между входной и выходной амплитудами? Используя жесткость источника тока, рассчитанную в 4.11 для $ R_S $, измеренный ток $ I_D $ и внутреннее сопротивление источника $ r_s $, найденное путем объединения измеренных кривых на рис. 3 и рис. 8 для JFET, вычислите прирост. Это согласуется с вашими наблюдениями?

Проблема 4.17 — Улучшенный последователь II

Выход повторителя в 4.16 смещен относительно входа на постоянное напряжение. Покажите , что смещение в значительной степени исчезнет, ​​если вы вставите резистор, как показано справа. Прирост останется очень близким к единице. Почему позволяет избавиться от смещения при добавлении второго резистора? Подсказка: визуализируйте схему с $ V_ {in} = V_ {out} = 0 $. Если бы это было буквально правдой, как бы вы могли перерисовать принципиальную схему? Даже со вторым резистором может остаться небольшое смещение.Это оставшееся смещение, вероятно, связано с несовершенным согласованием полевых транзисторов с небольшим вкладом из-за несовершенного согласования резисторов.

---

Анализ:

Проблема 4.18 — Обратная связь ведомого

---

Последователи JFET остаются линейными в широком диапазоне входных напряжений $ V_ {in} $, но коэффициент усиления зависит от крутизны $ g_m $, которая, в свою очередь, зависит от $ V_ {GS} $. Объясните , как обратная связь поддерживает линейность ведомого.

---

Пожалуйста, заполните

Понимание различий между N-канальными и P-канальными полевыми транзисторами (FET)

Транзисторы — важные полупроводниковые устройства в современных электронных схемах. Они могут выполнять две основные функции. Во-первых, как их предшественник для электронных ламп, триод, они могут усиливать электрический сигнал. Во-вторых, они могут действовать как коммутационные устройства в компьютерах для обработки и хранения информации. Полевые транзисторы — это полупроводниковые устройства, управляющие током через электрическое поле.

Транзисторы могут усиливать электрический сигнал и действовать как переключающие устройства. Компьютеры используют переключающую способность транзистора для арифметических и логических операций и хранения информации. Они используют двоичный код — числа, записанные с основанием 2 — для выражения чисел и функций. Серии двух состояний — 0 и 1 — представляют собой числа.

Транзисторы в цифровой схеме также работают в двух состояниях: «включен» и «выключен» — или проводящий и непроводящий. «Вкл» соответствует состоянию одного двоичного числа, а «выключено» — другому.Следовательно, набор элементов схемы, содержащих правильно переключенные транзисторы, может характеризовать число.

Дипольные слои, созданные в процессе диффузии в p-n-переходах полевого транзистора, создают электрические поля. Эти электрические поля контролируют путь проводимости выходной цепи. Этот механизм лежит в основе термина «полевой эффект».

Интерес к этим устройствам вызван главным образом тем, что входная цепь имеет характеристики одного диода с обратным смещением. Полевой транзистор требует минимального входного постоянного тока и имеет очень высокое входное сопротивление.

Типы полевых транзисторов

Существует три основных типа полевых транзисторов: переходной полевой транзистор (сокращенно JFET или просто FET), полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и полевой транзистор металл-полупроводник. (MESFET).

Другими сокращениями для металлооксидных полупроводников являются МОСТ (МОП-транзистор) и IGFET (полевой транзистор с изолированным затвором).

MESFET — это современная разработка, в которой в качестве основного полупроводникового материала используются быстродействующие характеристики арсенида галлия (GaAs).

Цифровые приложения используют полевые МОП-транзисторы в интегральных схемах, в то время как полевые транзисторы JFET более распространены в аналоговых приложениях.

Эта статья знакомит с полевым транзистором (JFET) и исследует принципы, на которых работают эти устройства.

Соединительный полевой транзистор

Соединительный полевой транзистор представляет собой трехконтактное устройство, в котором напряжение, приложенное к одному выводу, управляет током между двумя другими — током выходной цепи.

Существует два типа JFET: n-канальный и p-канальный. Из-за того, что электроны движутся быстрее дырок, полевые транзисторы с каналом n-типа встречаются чаще, чем полевые транзисторы с каналом p-типа.

Уровень проводимости в биполярном переходном транзисторе (BJT) зависит от двух носителей заряда — электронов и дырок. JFET, однако, является униполярным устройством, поскольку его проводимость однозначно зависит от одного типа носителя — электронов (n-канал) или дырок (p-канал).

Другие важные характеристики JFET:

• Простота изготовления.
• Небольшой размер, подходящий для цифровых массивов LSI и VLSI.
• Высокое входное сопротивление — обычно много МОм.
• Менее шумный, чем BJT.
• Нет напряжения смещения при нулевом токе стока.

Полевой транзистор с n-канальным переходом

На рисунке 1 показана схема n-канального JFET. Геометрия, показанная на этом рисунке, упрощает анализ принципов JFET.

Рисунок 1. n-канальный JFET.

Обе стороны устройства имеют сильно легированные акцепторные примеси p-типа, формирующие затвор G. Обратите внимание на соединение между двумя участками p-типа и выводом затвора.

Область между двумя областями затвора — это канал, структура из материала n-типа. Этот узкий полупроводниковый канал обеспечивает проводящий путь между истоком и стоком. Большинство носителей попадают в устройство через исток S и покидают его через сток D.Сторона источника может быть концом любого канала.

В основе работы этой структуры лежит изменение сопротивления между выводами S и D путем регулировки напряжения на затворе G.

На рисунке 2 показан символ цепи и условные обозначения для направления тока и полярности напряжения для n-канального полевого транзистора JFET.

Рисунок 2. Обозначение цепи и условные обозначения для n-канального JFET.

Стрелка на затворе указывает направление перехода от полевого транзистора p-типа к полевому транзистору n-типа.

Is = условный ток на входе S.

Id = условный ток на входе D.

Ig = обычный ток, входящий в G. Это направление потока тока затвора с прямым смещением затворного перехода.

Vds = приложенное напряжение сток-исток — положительное значение, если d больше положительного значения s.

Vdd = напряжение питания стока (внешний источник напряжения).

Vgg = напряжение питания затвора (внешний источник напряжения).

Vgs = приложенное напряжение затвор-исток — положительное, если g больше положительного, чем s.Vgs используется с полярностью для обратного смещения p-n перехода (Vgs = — Vgg).

Для n-канального JFET Id и Vds положительны, а Is и Vgs отрицательны.

Работа N-канального JFET

Перед подачей какого-либо внешнего напряжения на клеммы полевого транзистора необходимо установить два p-n-перехода в условиях отсутствия смещения, создавая на каждом переходе область истощения носителей заряда или пространственного заряда. Избыточные носители (электроны) были удалены или «истощены» из областей истощения носителей.Соответственно, в областях истощения носителей имеется мало свободных носителей, неспособных поддерживать проводимость (, рис. 1, ).

На рисунке 3 показано состояние, при котором Vgs = 0 В — с короткозамкнутым затвором и истоком — и Vds имеет низкое положительное значение.

Рисунок 3. Vgs = 0 В и Vds> 0 В.

Положительный вывод стока притягивает электроны канала, генерируя ток Id.

Обычно ток течет в направлении, противоположном потоку электронов; следовательно, текущий Id входит в D.

Ток Is имеет ту же величину и направление, что и Id. Положительное направление Is было определено как вход в S. Следовательно, Is отрицательно при этом условии. Текущий Ig пренебрежимо мал, что является важным атрибутом JFET.

Импеданс канала ограничивает величину потока заряда в Рисунок 3 .

Обратите внимание, что области истощения носителей становятся шире по мере приближения к стороне D. Предполагая равномерно распределенное сопротивление, падение напряжения в канале увеличится от 0 В при S до Vds при D.Тогда p-n-переходы будут все больше смещаться в обратном направлении от S к D. По мере увеличения обратного смещения на переходах увеличивается и толщина области неподвижных непокрытых зарядов.

Непокрытые заряды — это связанные заряды в области истощения носителей заряда — отрицательные ионы на стороне p-типа и положительные ионы на стороне n-типа. Они создают дипольный слой заряда на стыке. Силовые линии электрического поля, берущие начало на положительных ионах и заканчивающиеся на отрицательных ионах, являются источником падения напряжения на переходах.Термин «полевой эффект» описывает этот механизм, потому что управление током является результатом расширения с возрастающим обратным смещением поля, связанного с областью непокрытых зарядов.

На рисунке 4 показана характеристика сток-исток n-канального полевого транзистора JFET, показывающая зависимость Id от Vds с Vgs = 0.

Рисунок 4. Id в зависимости от Vds, Vgs = 0 В.

Когда Id = 0, канал открыт. При увеличении значения Vds до нескольких вольт ток возрастает линейно по закону Ома; вот почему график растет почти как прямая линия — сопротивление постоянно, а JFET n-типа действует как простой полупроводниковый резистор.

Приращение

Vds расширяет области истощения, и проводящая часть канала начинает сжиматься, постепенно уменьшая эффективную ширину канала и увеличивая его сопротивление.

Из-за омического падения вдоль канала усадка не является равномерной, но более заметна на удалении от источника.

Повышение Vds до уровня, при котором кажется, что две области истощения соприкоснутся, как показано на рис. 5 , приводит к состоянию, называемому отсечением.В этом состоянии Vds = Vp — напряжение отсечки.

Рисунок 5. Vgs = 0 В, Vds = Vp.

После того, как Vds достигает Vp, кривая на Рис. 4 начинает выравниваться. Ток Id приближается к постоянному значению — уровню насыщения, который отображается как Idss (насыщенный ток стока при коротком замыкании). Сопротивление канала будет стремиться к бесконечному Ом в горизонтальной области кривой. В месте отсечки есть крошечный канал с током высокой плотности.

В , рис. 5, канал находится как раз на пороге отсечки на конце стока. Увеличение Vds выше Vp удлиняет контакт двух областей истощения вдоль канала, но Idss остается постоянным. При этом условии JFET действует как источник тока.

Канал не может полностью закрыться при значении отсечки, уменьшая Id до нуля — вместо этого Id сохраняет уровень насыщения, показанный на Рис. 4 . Если бы это было так, омическое падение, обеспечивающее обратное смещение вдоль p-n-перехода, отсутствовало бы — терялась область обеднения, которая вызывала отсечку.

Vgs обеспечивает дополнительное обратное смещение

Напряжение затвор-исток (Vgs) управляет полевым транзистором. Установка клеммы затвора на постепенно более низкие уровни потенциала, чем у источника, дает семейство кривых Id в зависимости от Vds с Vgs в качестве параметра. На рисунке 6 показаны типичные кривые для n-канального JFET.

Рисунок 6. Характеристики n-канального JFET.

Приложение напряжения затвора Vgs в направлении, обеспечивающем дополнительное обратное смещение, устанавливает области истощения, подобные Vgs = 0, но на более низких уровнях Vds, вызывая отсечку — и уровень насыщения — при меньших значениях Vds.Затем Vgs помогает Vds произвести отсечение. При уменьшении значения Vds в канале отсечка происходит при меньшем токе стока.

При приложении небольшого положительного напряжения к затвору — в направлении прямого смещения — значение Vds, необходимое для создания отсечки, увеличивается с соответствующим увеличением тока стока, при котором возникает отсечка. Неудобно прикладывать высокие положительные напряжения, чтобы избежать нежелательных токов на выводе затвора.

Как и раньше, каждая характеристическая кривая имеет омическую область для малых значений Vds — Id, пропорциональную Vds — и область постоянного тока для больших значений Vds, где Id незначительно реагирует на Vds.Когда Vds превышает уровень отсечки, канал отсечки ограничивает ток величиной, существовавшей на момент отсечки.

Рисунок 6 также показывает, что напряжение отсечки падает параболически, а величина тока насыщения — для больших значений Vds — уменьшается по мере того, как Vgs становится более отрицательным.

Vgs = — Vp обеспечивает уровень насыщения с минимальным током Id, и мы можем сделать вывод, что транзистор выключен.

Обратите внимание, что когда Vds достигает более высоких значений, кривые внезапно повышаются до уровней, которые кажутся бесконечными.Этот подъем означает лавинный прорыв через p-n-переходы; только элементы выходной цепи ограничивают ток через канал при этом условии.

Максимальное напряжение, которое должно быть приложено между любыми двумя выводами JFET, является наименьшим напряжением, которое вызовет лавинный пробой на p-n переходе. Рисунок 6 показывает, что лавина возникает при более низких значениях Vds, поскольку затвор имеет более обратное смещение. Это происходит потому, что напряжение затвора обратного смещения (Vgs) складывается с напряжением стока (Vds), увеличивая фактическое напряжение на p-n переходе.

Полевой транзистор P-Channel Junction

JFET с p-каналом представляет собой инверсию n-канала, при этом материалы p- и n-типа структурированы, как показано на , рис. 7, .

Рис. 7. Полевой транзистор с p-каналом .

На рисунке 8 показаны условные обозначения схемы и полярности для p-канального JFET.

Рис. 8. Обозначение цепи и условные обозначения для p-канального JFET.

Полевой транзистор с каналом p-типа имеет противоположные направления тока и полярности напряжения по сравнению с полевым транзистором с каналом n-типа; Id и Vds отрицательны, а Is и Vgs положительны. Следовательно, увеличение положительного напряжения от затвора к источнику будет сужать канал.

Рисунок 8 сохраняет ссылки, используемые в Рисунок 2 для n-канального JFET, для направлений Id, Is и Ig тока, а также для полярностей напряжений Vds и Vgs. Стрелка соединения ворот указывает в противоположном направлении (показывая путь от p-типа к n-типу).

На рисунке 9 показаны типичные кривые для p-канального JFET.

Рисунок 9. Характеристики типичного полевого транзистора с р-каналом.

Рисунок 9 показывает положительные значения для Vgs и отрицательные значения для Vds — источник имеет более высокий потенциал, чем сток.

И снова кривые резко поднимаются до экстремальных уровней при высоких отрицательных значениях Vds, что указывает на сход лавины.

Примечание:

Два типа транзисторов — n-канальный и p-канальный — считаются взаимодополняющими.N-канальный JFET в схеме может быть заменен p-канальным транзистором аналогичного номинала, меняя полярность источника питания (Vdd) и всех чувствительных к полярности устройств, таких как электролитические конденсаторы и диоды.

О полевом транзисторе

Три электрических вывода JFET — это сток (D), исток (S) и затвор (G).

Большинство носителей текут от истока по каналу к стоку. Канал может быть кристаллом n- или p-типа.

Напряжение затвор-исток управляет электрическим полем и током стока (Id) в канале. Затворные переходы обычно имеют напряжение обратного смещения на них, что приводит к незначительным токам, протекающим на выводе затвора.

Рассматривая n-канальное устройство, если напряжение затвор-исток Vgs = 0 В и напряжение сток-исток Vds положительно, электроны дрейфуют через канал из-за электрического поля. Ток стока Id пропорционален сопротивлению канала при условии, что Vds невелик.

Ширина областей обеднения носителей заряда на p-n-переходах зависит от напряжения Vgs. Варианты Vgs изменяют размеры канала. Области истощения носителей действуют как клапан для управления величиной тока в канале и, следовательно, величиной тока Id.

Положительное напряжение стока вызывает обратное смещение p-n-переходов, в основном около конца стока канала. Когда Vds достигает напряжения отсечки (Vp), толщина канала уменьшается почти до нуля в точке, близкой к концу стока.Id не равно нулю, когда Vds = Vp, потому что это напряжение все еще существует между точкой отсечки и концом истока, и результирующее электрическое поле ускоряет носители через канал к концу стока.

Для значений Vds> Vp толщина обедненной области увеличивается между затвором и стоком с небольшим изменением между точкой отсечки и истоком. В результате в обедненной области появляется дополнительное напряжение с небольшим изменением электрического поля вдоль канала.Следствием этого является постоянное значение Id.

Ток, измеренный при Vds = Vp и Vgs = 0 В, является током стока при коротком замыкании насыщения (Idss).

JFET обычно работает с Vds> Vp и обратным смещением, приложенным к затвору. Когда Vds + Vgs> Vp, Id почти не зависит от Vds.

Лавинный пробой возникает на p-n переходе при высоких значениях Vds.

Входное сопротивление полевого транзистора очень велико, но резко падает при лавинном пробое.

P-канальный JFET имеет канал p-типа и вентили n-типа. Он работает как n-канальный транзистор, но с обратной полярностью напряжения и тока.

Как диагностировать печатную плату с неисправным транзистором

Обновлено 19 ноября 2018 г.

Дэвид Сандовал

Электронные схемы, будь то в компьютерах или более специализированном оборудовании, требуют, чтобы все их компоненты работали должным образом. Если какой-либо из компонентов, содержащихся в этой цепи, выходит из строя, это может иметь катастрофические последствия для любых устройств, подключенных к этой цепи.Неисправные активные компоненты, такие как транзисторы, диоды и микрочипы, часто труднее диагностировать, чем вышедшие из строя пассивные компоненты, такие как резисторы, что делает устранение неисправностей печатных плат трудоемким и часто неприятным процессом. Если вы подозреваете, что транзистор в цепи вышел из строя, транзистор необходимо проверить с помощью мультиметра, прежде чем снова подать питание на схему.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Транзисторы в электронных схемах выходят из строя нечасто: в результате, когда они выдают из строя , может быть трудно диагностировать проблему в цепи.Если вы подозреваете, что проблема связана с транзистором, вы можете использовать два разных подхода к тестированию транзисторов в цепи с помощью мультиметра, в зависимости от типа транзистора. Сначала вам нужно будет снять компонент с платы, для чего могут потребоваться плоскогубцы, если транзистор установлен в небольшом пространстве.

Признаки неисправности транзистора

В электронной схеме активные компоненты, такие как транзисторы, ведут себя иначе, чем пассивные компоненты, такие как резисторы.Это связано с тем, что активные компоненты спроектированы так, чтобы они могли подвергаться воздействию различных напряжений и выполнять множество функций. В случае транзистора компонент предназначен для работы либо как переключатель, либо как усилитель электрического тока — в результате отказ транзистора может привести к коротким замыканиям и всплескам напряжения, что в определенных условиях может быть катастрофически опасным. Однако это также может немного облегчить определение симптомов неисправного транзистора: если схема не работает должным образом из-за недостатка или превышения тока, возможно, что транзистор вышел из строя и его следует проверить.

••• Polka Dot Images / Polka Dot / Getty Images

Тестирование транзисторов с полевым эффектом перехода

Потенциально неисправные транзисторы можно проверить с помощью цифрового мультиметра, но тип транзистора будет определять тип используемого теста. При тестировании Junction Field Effect Transistor, или JFET, вам необходимо будет использовать два резистора на 1000 Ом в дополнение к мультиметру. Для начала убедитесь, что цепь отключена от источника питания, а затем с помощью плоскогубцев извлеките транзистор из цепи.Затем скрутите один вывод от первого резистора к выводу стока на транзисторе. Скрутите один провод от второго резистора к выводу истока на транзисторе. Скрутите свободные выводы обоих резисторов вместе с выводом затвора транзистора. Подождите 30 секунд, а затем снимите резисторы с клемм транзистора. Включите мультиметр и установите шкалу измерений на «Проверка диодов». Для n-канального JFET поместите красный щуп мультиметра на вывод затвора транзистора, а черный щуп мультиметра — на вывод стока.Для p-канального JFET поместите красный щуп мультиметра на вывод стока и поместите черный щуп на вывод затвора. Проверьте дисплей мультиметра. Если мультиметр показывает оценку «прошел», JFET работает правильно. Если мультиметр показывает оценку «Fail», замените JFET.

Тестирование биполярного переходного транзистора

Если вам нужно проверить биполярный переходной транзистор, вы можете выполнить аналогичные шаги, но вам не понадобятся резисторы. Включите мультиметр и отправьте шкалу измерений в «Diode Test.”Для NPN-транзистора поместите красный щуп мультиметра на вывод базы транзистора, а черный щуп — на вывод коллектора. Для транзистора PNP поместите черный щуп мультиметра на вывод базы, а красный щуп — на вывод коллектора. Проверьте дисплей мультиметра. Если мультиметр показывает оценку «прошел», снимите щуп мультиметра с коллектора, поместите его на вывод эмиттера и перейдите к следующему шагу. Если мультиметр показывает рейтинг «Fail», снимите щупы мультиметра с обеих клемм и замените транзистор.

FET как коммутатор | Работа полевого или полевого транзистора в качестве переключателя

В этом руководстве мы узнаем о полевых транзисторах или полевых транзисторах, их работе, областях работы и увидим работу полевого транзистора как переключателя. Мы увидим, как и JFET, и MOSFET могут использоваться в коммутационных приложениях.

Введение

Широкий спектр преимуществ, таких как высокий входной импеданс, простота изготовления, простые операции и т. Д., Позволяет широко использовать полевые транзисторы (FET) в различных приложениях, особенно в системах интегральных схем.

полевые транзисторы — это 2 транзистора ^{-го поколения} после биполярных транзисторов. Их можно использовать в качестве усилителей в осциллографах, испытательных и измерительных приборах, электронных вольтметрах и т. Д., А также в коммутационных действиях.

Давайте подробно рассмотрим работу полевого транзистора как переключателя. Но перед этим мы должны сначала взглянуть на основы полевого транзистора и его работы.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Полевой транзистор и его рабочие области

Полевой транзистор — это униполярное устройство, в котором ток переносится только основными носителями (либо мотыгами, либо электронами).Полевой транзистор — это устройство, управляемое напряжением, что означает, что, управляя напряжением между затвором и истоком, выходной ток изменяется.

Давайте рассмотрим N-канальный JFET для понимания рабочих регионов. Работа или характеристики JFET разделены на три различных области, а именно омическую область, область насыщения и область отсечки. Напряжение, приложенное к стоку, обозначается как V _DS (иногда также обозначается как V _DD ), а напряжение на затворе обозначается как V _GS или V _GG .

N-Channel JFET Режимы работы полевого транзистора

Омическая область (V _DS > 0 и V _DS P )

В этой области слой истощения каналов очень мал а полевой транзистор действует как переменный резистор.

В этом случае значение V _DS больше нуля и меньше, чем V _P , поэтому нет отслаивания канала и ток I _D увеличивается. Когда мы увеличиваем напряжение затвора истока V _GS , проводимость канала падает, а сопротивление увеличивается.Следовательно, области истощения будут расширяться, образуя узкий канал. Сопротивление канала обычно изменяется от 100 Ом до 10 кОм и, очевидно, регулирует напряжение. Следовательно, в этой области транзистор действует как резистор, управляемый напряжением.

Область насыщения (V _DS > V _GS — V _P )

Эта область начинается с точки, где V _DS больше, чем V _GS минус V _P , здесь V _P — напряжение отсечки.В этой области ток стока I _D полностью зависит от V _GS , а не от V _DS . Полевой транзистор работает в этой области для усиления сигналов, а также для операций переключения. Из рисунка видно, что когда V _GS равен нулю, протекает максимальный ток I _D . Когда мы меняем V _GS на более отрицательный, то ток стока падает. При определенном значении V _GS ток стока постоянно течет через устройство.Следовательно, эту область также называют областью постоянного тока.

Область отсечки (V _GS P )

Это область, в которой ток стока I _D равен нулю и устройство выключено. В этом случае напряжение затвора истока V _{, GS} меньше, чем напряжение отсечки V _P . Это означает, что значение V _GS более отрицательное, чем значение V _P . Таким образом, канал закрывается и не пропускает ток через устройство.

НАЗАД К НАЧАЛУ

Полевой транзистор в качестве переключателя (JFET)

Из приведенного выше обсуждения ясно, что полевой транзистор можно использовать в качестве переключателя, управляя им в двух областях: области отсечки и насыщения. . Когда V _GS равен нулю, полевой транзистор работает в области насыщения, и через него протекает максимальный ток. Следовательно, это похоже на полностью включенное состояние. Точно так же, когда приложенный VGS более отрицательный, чем напряжение отсечки, полевой транзистор работает в области отсечки и не допускает протекания тока через устройство.Следовательно, полевой транзистор находится в полностью выключенном состоянии. Полевой транзистор можно использовать в качестве переключателя в различных конфигурациях, некоторые из них приведены ниже.

НАЗАД В начало

Полевой транзистор, используемый как шунтирующий переключатель

Давайте посмотрим на рисунок ниже, где полевой транзистор подключен параллельно нагрузке и действует как аналоговый переключатель.

• Когда примененное VGS равно нулю, полевой транзистор включается, работая в области насыщения, и его сопротивление очень мало, почти 100 Ом. Выходное напряжение на полевом транзисторе составляет V _OUT = V _в * {R _DS / (R _D + R _{DS (ON)} )}.Поскольку сопротивление R _D очень велико, выходное напряжение приблизительно считается нулевым.
• Когда мы прикладываем отрицательное напряжение, которое равно напряжению отсечки на затворе, полевой транзистор работает в области отсечки и действует как устройство с высоким сопротивлением, а выходное напряжение равно входному напряжению.

Полевой транзистор в качестве схемы параллельного переключателя

НАЗАД В начало

Полевой транзистор, используемый в качестве последовательного переключателя

На рисунке ниже показана другая конфигурация цепи переключателя полевого транзистора.В этой схеме полевой транзистор действует как последовательный переключатель. Он действует как замкнутый переключатель, если управляющее напряжение равно нулю, и разомкнутый переключатель, если управляющее напряжение отрицательное. Когда полевой транзистор включен, входной сигнал появляется на выходе, а когда он выключен, выход равен нулю.

FET как последовательная схема переключения

BACK TO TOP

Пример N-канального JFET в качестве переключателя

На рисунке ниже показано, как N-канальный JFET используется для переключения светодиода. Светодиод подключается между клеммами питания и истока через резистор.Здесь резистор используется для ограничения тока через светодиод. Клемма затвора транзистора подключена к отрицательному питанию.

• Из приведенного выше обсуждения нулевое напряжение на выводе затвора заставляет ток течь через светодиод, поскольку полевой транзистор находится в режиме насыщения. Таким образом, светодиод загорается.
• При достаточном отрицательном напряжении на выводе затвора (около 3-4 вольт) JFET переходит в режим отсечки, поэтому светодиод гаснет.

N-канальный JFET для переключения светодиодной схемы

НАЗАД

P-канальный JFET в качестве переключателя

До сих пор мы обсуждали N-канальный JFET в качестве переключателя.Другой тип JFET — это P-канальный JFET, и работа этого полевого транзистора также аналогична N-типу, но разница только в положительном напряжении на выводе затвора.

• Когда напряжение затвора истока равно нулю, полевой транзистор работает в области насыщения, поэтому полевой транзистор включается, что, в свою очередь, заставляет ток течь от стока к истоку.
• А положительное напряжение между затвором и истоком приводит к отключению тока через полевой транзистор. Итак, полевой транзистор находится в состоянии разомкнутой цепи.

P-канальный JFET в качестве схемы переключения

НАЗАД В НАЧАЛО

Пример P-канального JFET в качестве переключателя

Подобно N-канальному светодиоду, управляемому JFET, схема коммутируемого светодиода P-канала JFET приведена ниже . Разница между двумя схемами заключается в источнике питания на выводе затвора.

• Состояние включения остается одинаковым для обеих цепей, когда нулевое напряжение на клемме затвора заставляет светодиод светиться, когда полевой транзистор активен.
• Для переключения полевого транзистора в режим отсечки достаточное положительное напряжение (в данном случае от 3 до 4 вольт) останавливает ток через цепь.Поэтому светодиод выключен. Мы также можем использовать полевые транзисторы для включения релейных цепей, драйверов двигателей и других электронных схем управления.

P-Channel JFET для переключения светодиода

НАЗАД В начало

MOSFET в качестве переключателя

Другой тип FET — это MOSFET, который также является устройством, управляемым напряжением. Уровень V _GS , при котором ток стока увеличивается или начинает течь, называется пороговым напряжением V _T .Следовательно, если увеличить V _GS , ток стока тоже возрастет. И если мы увеличим V _GS , оставив постоянным V _DS , то ток стока достигнет уровня насыщения, как в случае JFET.

MOSFET работает в режиме отсечки, когда V _GS ниже порогового уровня. Следовательно, в этом режиме ток стока не протекает. Следовательно, действует как переключатель ОТКРЫТЬ

Для лучшего понимания рассмотрим рисунок ниже, где N-канальный полевой МОП-транзистор расширенного типа переключается на разные напряжения на выводе затвора.

• На приведенном ниже рисунке вывод затвора MOSFET подключен к V _DD , так что напряжение, подаваемое на вывод затвора, является максимальным. Это приводит к тому, что сопротивление канала становится таким маленьким и позволяет протекать максимальному току стока. Это называется режимом насыщения, и в этом режиме полевой МОП-транзистор полностью включен как замкнутый переключатель. Для полевого МОП-транзистора с расширенным каналом P для включения потенциал затвора должен быть более отрицательным по отношению к источнику.
• В области отсечки приложенное V _GS меньше порогового уровня напряжения, поэтому ток стока равен нулю.Следовательно, полевой МОП-транзистор находится в режиме ВЫКЛ, как и разомкнутый переключатель, как показано на рисунке.

MOSFET как схема переключения

НАЗАД В начало

Пример MOSFET как переключателя

Давайте рассмотрим схему MOSFET, которая управляет светодиодом, как показано на рисунке. Здесь N-канальный полевой МОП-транзистор используется для переключения светодиода с помощью простого переключателя.

• Когда переключатель в разомкнутом состоянии вызывает нулевое напряжение на затворе относительно земли или источника.Таким образом, полевой МОП-транзистор остается выключенным, и светодиод не светится.
• Когда переключатель нажимается, чтобы закрыть его, соответствующее положительное напряжение (в данном случае 5 В) подается на клемму затвора. Итак, полевой МОП-транзистор включен, и светодиод начнет светиться.
• Здесь это простая резистивная нагрузка, но в случае любых индуктивных нагрузок, таких как двигатели, реле, мы должны использовать свободно вращающиеся диоды через нагрузку, чтобы защитить полевой МОП-транзистор от наведенных напряжений.

MOSFET для переключения светодиода

В большинстве схем MOSFET используется в качестве переключателя по сравнению с JFET из-за его преимуществ.Мы также можем использовать схему переключения (для управления нагрузкой на определенной частоте переключения) для полевых транзисторов JFET и полевых МОП-транзисторов для получения сигналов ШИМ в зависимости от требований к нагрузке.

Мы надеемся, что эта общая информация, возможно, позволила вам понять, как мы можем переключать нагрузки с помощью полевых транзисторов с условиями переключения и необходимыми цифрами. Вы также можете написать нам о любых сомнениях или технической помощи по этой концепции в разделе комментариев ниже.

НАЗАД В начало

ПРЕДЫДУЩИЙ — ТРАНЗИСТОР КАК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

СЛЕДУЮЩИЙ — ТРАНЗИСТОР ДАРЛИНГТОНА

[решено] Что за устройство является полевым транзистором?

Вопрос:

Что за устройство представляет собой полевой транзистор?

Бесплатная практика с пробными тестами из тестовой тетради

Опции:

1. Неполупроводник


2. Униполярный полупроводник


3. Биполярный полупроводник


4. Изолятор

Правильный ответ:

Вариант 2 (решение ниже)

Этот вопрос ранее задавали в

UPPCL JE Предыдущий доклад 3 (Дата проведения: смена 1 февраля 2018 г.)

EKT EE Official Paper 2: 01/2015

Официальный документ AFCAT EKT EE: набор 01/2015

Официальный документ AFCAT EKT EE (дата проведения — январь 2015 г.)

Решение:

Скачать вопрос с решением PDF ››

• FET — это устройство, управляемое / управляемое напряжением, т.е.2} \) в случае MOSFET

  Итак, полевой транзистор — это источник тока, управляемый напряжением.

Разница между полевым транзистором и биполярным транзистором поясняется в следующей таблице:

полевой транзистор	BJT
Униполярное устройство: использует только один тип носителя заряда	Биполярное устройство: использует как электрон, так и дырку
Устройство, управляемое напряжением: напряжение между затвором и источником регулирует ток через устройство.	Устройство с управлением по току: контроль базового тока, величина тока коллектора
Высокое входное сопротивление	Высокое входное сопротивление
Более медленное переключение	Более быстрое переключение

Скачать вопрос с решением PDF ››
.