Как проверить микросхему: примеры ошибок для проверки

Неисправность одной-единственной микросхемы может привести к полной неработоспособности целой платы, устройства или сложного многофункционального прибора. Чтобы сократить время простоя оборудования и как можно быстрее приблизиться к решению проблемы, нужно уметь выполнять простейшую диагностику радиодеталей. В этой статье мы расскажем, как проверить микросхему без профессиональных инструментов.

Содержание

• Внешний осмотр
• Проверка цепей питания
• Диагностика выходов
• Проверка элементов микросхемы
• Конденсаторы
• Диоды
• Резисторы
• Тиристоры и симисторы
• Шлейфы и разъемы
• Биполярные транзисторы
• Униполярные транзисторы
• Оптопары

Внешний осмотр

Проверка микросхемы всегда начинается с ее визуального осмотра. Вооружившись обыкновенной лупой, можно легко разглядеть явные дефекты: повреждения на корпусе, перегоревшие контакты, оторванные провода, обгоревшие элементы. Только при отсутствии вышеуказанных проблем стоит переходить к следующему этапу.

Проверка цепей питания

Для выполнения этой задачи потребуется мультиметр. Чтобы не гадать, где и как подводится питание, лучше всего посмотреть в даташит (datasheet) — документ, содержащий технические характеристики изделия и схему его подключения. Плюс в нем обозначен VCC+, минус — VCC-, общий провод — GND.

Красный щуп мультиметра подводим к VCC+, черный — к VCC-. Если напряжение, отображаемое на экране электронного инструмента, соответствует нормированному — значит с цепью питания все в порядке. При наличии отклонений от стандартного значения ее следует отпаять и устранить неисправности.

Диагностика выходов

При наличии нескольких выходов проблема даже с одним из них может привести к полной неработоспособности устройства.

Порядок действий по проверке выходов выглядит так:

1. Измеряем напряжение на выводе Vref — встроенного в микросхему источника опорного напряжения. Его номинальное значение должно быть указано в даташите. В идеале оно должно соответствовать установленной величине, при наличии отклонений можно говорить о том, что в устройстве протекают нештатные процессы.
2. Проверяем задающую время RC-цепь, для которой в рабочем режиме характерны колебания. Вывод, на котором они происходят, также указан в даташите. Необходимо подключить осциллограф — общим щупом к минусу питания, измерительный — к RC. Если колебания заданной формы отсутствуют — значит, причина неполадок кроется в микросхеме или задающих время элементах.
3. Проверяем саму микросхему, для этого нужно выявить управляющий вывод (даташит) и убедиться, что по нему передаются нужные сигналы (с помощью осциллографа). Если они отсутствуют или их форма не соответствует нормированной, значит, необходимо проверить управляемую цепь. Если последняя исправна — значит, микросхема испорчена и ее надо заменить такой же.

Важно понимать, что для полноценной проверки выпаянной микросхемы необходимо смоделировать ее обычный режим работы, то есть подать на нее рабочее напряжение. Такая проверка плат управления осуществляется на предназначенной для этого плате.

Проверка элементов микросхемы

Часто проверить плату управления невозможно без выпаивания ее элементов. При этом, чтобы выявить причину неполадки, каждый из них нужно прозванивать отдельно. Давайте рассмотрим те из них, которые чаще всего выходят из строя.

Конденсаторы

Эти радиодетали нередко выходят из строя, особенно часто — дешевые электролитические. О неисправности последних обычно свидетельствует вздутая форма, при этом существует немало примеров, когда и внешне исправный элемент не выполняет свою функцию. Чтобы выявить неработоспособные конденсаторы, необходимо:

1. Проверить целостность внутреннего контакта выводов — согнуть их и, немного поворачивая в стороны и направляя в свою сторону, удостовериться, что они неподвижны. Даже один вывод элемента, вращающийся вокруг своей оси, свидетельствует о его непригодности.
2. Замерить сопротивление конденсатора, чтобы убедиться в том, что он не проводит ток и способен заряжаться. При подключении щупов величина сопротивления равна считанным единицам, при этом очень быстро увеличивается до бесконечности. Этот эффект особенно ощущается с элементами емкостью более 10мкФ.

Диоды

Величина сопротивления с плюсом на аноде должна составлять двух- или трехзначное число, с плюсом на катоде — бесконечность. Если значения отличаются — значит, диод нуждается в замене. Стабилитрон проверяется по такому же принципу, при этом с плюсом на катоде его напряжение падает на величину напряжения его стабилизации (проводит в обратную сторону, но с падением на большее значение).

Для проверки этого явления используют блок питания и резистор с сопротивлением 300-500 Ом. Постепенно увеличивая напряжение первого компонента, замечаем момент, когда напряжение на стабилитроне перестает увеличиваться, — это и есть его напряжение стабилизации. Теперь подаем на него это напряжение + 3 Вольта и плавно повышаем. Если стабилитрон его не стабилизирует, значит, этот диод неисправен.

Резисторы

Эти элементы присутствуют на платах в больших количествах и тоже время от времени выходят из строя. Чтобы убедиться в их работоспособности, достаточно измерить их сопротивление, — оно должно быть меньше бесконечности и не равно нулю. В противном случае резистор нужно заменить. Также о выходе этого элемента из строя свидетельствует:

• черный цвет, сообщающий о перегреве, — признак неработоспособности или предстоящего выхода из строя;
• сопротивление, которое отличается от номинального (допустимо отклонение, не превышающее значение ± 5 %).

Тиристоры и симисторы

Работоспособность этих элементов можно проверить с помощью омметра. Подсоединяем его плюсовой щуп к аноду, а минусовый — к катоду. Сопротивление — бесконечность. Теперь подключаем управляющий электрод к аноду, в результате чего сопротивление должно уменьшиться примерно до 100 Ом. Следующим шагом отсоединяем управляющий электрод от анода, после чего сопротивление тиристора останется низким.

Шлейфы и разъемы

Шлейфы и разъемы проверять нетрудно — достаточно прозвонить их контакты. В шлейфе они должны звониться с выведенными на противоположном конце. Если выявлен контакт, который не звонится ни с каким другим на другой стороне, значит, он оборван. Также возможна ситуация, когда контакт звонится сразу с несколькими, это свидетельствует о коротком замыкании в шлейфе. С переходниками, разъемами и другими соединительными элементами возможна аналогичная ситуация. Изделие, в котором произошло КЗ, следует выкинуть — оно не подлежит восстановлению.

Биполярные транзисторы

В них нужно прозвонить переходы База — Эмиттер и База — Коллектор, по которым ток должен проходить только в прямом направлении. Кроме этого, когда транзистор открыт, ток не должен проходить ни в каком направлении. Другие важные моменты:

1. При подаче напряжения на Базу ток в переходе База — Эмиттер должен открыть транзистор, при этом сопротивление в канале Эмиттер — Коллектор снижается до 0,6 В, у сборных моделей — более 1,2 В.
2. Для правильной диагностики желательно использовать мультиметр с батареей 1604 («Крона»). Слабые измерительные устройства с 1,5-вольтовыми элементами питания могут не открыть некоторые транзисторы.
3. Параллельно с цепью Коллектор — Эмиттер в некоторых элементах может быть встроен диод. Поэтому, чтобы проверка биполярных транзисторов была выполнена правильно, рекомендуется подробно изучить даташит.

Униполярные транзисторы

В исправном состоянии между всеми выводами они выдают бесконечное сопротивление вне зависимости от величины тестового напряжения. При этом есть некоторые нюансы, о которых нужно помнить, чтобы сделать правильные выводы о результатах прозвонки:

1. Перед замерами в переходе «сток-исток» сначала необходимо разрядить емкость затвора, замкнув накоротко все ножки.
2. Следует помнить о том, в составе мощных транзисторов может быть диод, с которым переход «сток-исток» при проверке аналогичен обычному диоду.

Оптопары

Поскольку их конструкция несколько сложнее, диагностику также нельзя назвать легкой. Сначала прозванивают излучающий диод на предмет правильности его работы — он должен передавать ток только в одном направлении. После этого следует подать на него питание и замерить сопротивление фотоприемника — диода, тиристора, транзистора и др. После этого отключаем питание от излучающего диода и замеряем сопротивление фотоприемника. Оно должно увеличиться до бесконечности — это значит, что оптопара исправна.

Компания 555 — лидер рынка РФ по ремонту промышленной электроники. Оставьте заявку, и мы возьмем на диагностику неисправную микросхему, плату управления или иное устройство. Заполните форму — мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Подробнее

Сервопривод Bosch Rexroth VM100/R-TA

Производитель: Bosch

Part number: 1070077528-GA1.

Тип оборудования: Сервоприводы

Подробнее

Панель оператора SIEMENS MP 277 «8» Touth 6AV6 643-OCB01-1AX1

Производитель: SIEMENS

Part number: 6AV6 643-OCB01-1AX1.

Тип оборудования: Панели оператора, промышленные мониторы

Подробнее

Сервомотор ALLEN-BRADLEY MPL-A420P-HJ72AA

Производитель: ALLEN-BRADLEY

Part number: PN-11148.

Тип оборудования: Сервомоторы

Подробнее

Преобразователь частоты SIEMENS SINAMICS

Производитель: SIEMENS

Part number: 6SL3120-2TE13-0AA0.

Тип оборудования: Частотные преобразователи

Подробнее

Преобразователь частоты KONE V3F16L 769900G01

Производитель: KONE

Part number: 769900G01.

Тип оборудования: Частотные преобразователи

Подробнее

Преобразователь частоты Schneider Electric Altivar 71 L (ATV71LU75N4Z)

Производитель: SCHNEIDER ELECTRIC

Part number: ATV71LU75N4Z.

Тип оборудования: Частотные преобразователи

Подробнее

Зарядное устройство IES Haulotte Compact

Производитель: IES

Part number: 4222.

Подробнее

Преобразователь частоты Lenze 8200 motec (E82MV402_4B001)

Производитель: LENZE

Part number: E82MV402_4B001.

Тип оборудования: Частотные преобразователи

Подробнее

Контроллер MITSUBISHI FX2n-48MR-ES/UL

Производитель: MITSUBISHI

Тип оборудования: Контроллеры, блоки управления

Подробнее

Контроллер Unitronics Vision 120

Производитель: Unitronics

Part number: V120-22-R2C.

Тип оборудования: Контроллеры, блоки управления

Мы ремонтируем:

Все отзывы

Компания ООО «Барс-Гидравлик Групп» на протяжении нескольких лет успешно сотрудничает с ООО «Инженерная компания 555» в вопросах ремонта сложного промышленного оборудования.

За время работы наш партнер зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. Заказы выполняются в кротчайшие сроки при соблюдении высокого качества работ. Организация приема и выдачи заказов четкая. Гарантийные обязательства выполняются в полном объеме.

Выражаем благодарность Вашим специалистам за профессионализм и оперативное решение поставленных задач.

Особенно хочется отметить высокую клиентоориентированность персонала Вашей компании, готовность помочь в самых сложных ситуациях.

Мы высоко ценим сложившиеся между нашими компаниями открытые и доверительные партнерские отношения и искренне желаем «Инженерной компании «555» долгих лет успеха и процветания.

Читать весь отзыв

ООО «Инженерная компания «555» оказывала нашей компании услуги по ремонту электродвигателей и проявила пунктуальность, аккуратность и ответственность в работе.

Результат выполненных работ говорит о качественном оборудовании и высококвалифицированных кадрах.

Сотрудники компании готовы выполнить новые для себя виды работ и оказать консультационные услуги, что характеризует их как профессионалов своего дела.

Рекомендуем ООО «ИК «555» как ответственного и надежного поставщика услуг.

Читать весь отзыв

Сообщаем, что наша организация сотрудничает с ООО «Инженерная компания «555» с мая 2016 года по настоящее время.

За этот период мы обращались к услугам компании более 10 раз.

Благодаря серьезному и квалифицированному подходу сотрудников ООО «Инженерная компания «555» ремонтные работы произведены качественно с учетом сроков, и обеспечены гарантийным сопровождением.

Планируем в дальнейшем работать с ООО «Инженерная компания «555»

Читать весь отзыв

Уважаемый Дмитрий Васильевич!

ОАО «Октябрьский электровагоноремонтный завод» успешно работает с ООО «Инженерная компания «555» несколько лет, очень довольны данным сотрудничеством. В работе компании наибольшую ценность для нас представляет готовность работать на условиях, удобных Заказчику, качественный ремонт оборудования в заявленные сроки и самое главное, финансовая защищенность Заказчика. В инженерной компании работают внимательные, доброжелательные сотрудники, готовые в любой момент решить проблему Заказчика. Мы рады, что выбрали ООО «Инженерная компания «555» в качестве партнера. Гарантируем дальнейшее сотрудничество!

Читать весь отзыв

ЗАО «Охтинское» выражает глубокую признательность и истинную благодарность ООО Инженерной компании «555» за качественную работу компании по ремонту сложного оборудования промышленной электроники, оперативность и технически грамотное отношение к работе в течении всего периода сотрудничества.

Мы надеемся на дальнейшее успешное развитие деловых отношений в сфере ремонта промышленной электроники.

Читать весь отзыв

Преимущества сотрудничества с нами

Оплата только за результат — работающий блок

Гарантия на работоспособность блока целиком 12 месяцев

Срок ремонта от 5 до 15 дней

Бесплатный предварительный осмотр на предмет ремонтопригодности

Не вносим конструктивных изменений

Ремонт на компонентном уровне

Наша лаборатория расположена в Санкт-Петербурге, но обратиться за помощью вы можете из любой точки России.
Закажите обратный звонок или наберите в рабочее время многоканальный телефон

– +7 (800) 555-89-01 (звонок по России бесплатный).

Расскажите о своей проблеме и получите инструкцию к дальнейшим действиям.

Как узнать, неисправен ли транзистор |

Транзистор является активной электронной частью. Активная электронная часть — это то, что может выполнять усиление или обработку сигнала. Транзисторы являются основными элементами усилителей мощности, аудиоусилителей, импульсных преобразователей, источников питания и так далее. Термин «транзистор» несколько общий. Это может быть BJT, MOSFET или JFET. Но для обычных людей (любителей электроники) это обычно относится к BJT. Итак, в этом уроке мы сосредоточимся на том, как узнать, неисправен ли транзистор, относящийся к биполярному транзистору.

Если вам интересно узнать о полевых МОП-транзисторах, прочтите статью «Как узнать, неисправен ли МОП-транзистор». BJT — это сокращение от Bipolar Junction Transistor. Транзистор может быть типа NPN или PNP. Это активное устройство, способное усиливать и даже переключать действие.

Ниже приведена простая иллюстрация того, чем NPN и PNP отличаются друг от друга. Если вам интересно узнать больше об основах, прочитайте статью «Принципы и практическое использование транзисторов NPN».

Конфигурации транзисторов NPN и PNP

Как узнать, неисправен ли транзистор — NPN

Если известно, что транзистор относится к типу NPN, ниже приведены шаги по устранению неполадок, чтобы узнать, неисправен ли транзистор.

Шаги:

1. Получите цифровой мультиметр и установите его в режим диода

2. Подсоедините положительный щуп цифрового мультиметра к базе или к «P» или к базе на рисунке выше для типа NPN. Подключите отрицательный щуп к «N» или эмиттеру. Хороший транзистор будет считывать напряжение около 0,7 В. Плохой транзистор будет читать иначе. В противном случае означает значение, которое далеко от уровня 0,7 В. Хороший транзистор обычно показывает около 0,3–0,7 В для германиевых и кремниевых вариантов.

3. Переместите отрицательный щуп цифрового мультиметра на другой «N» или контакт коллектора. Решение должно быть таким же, как в пункте 2 выше.

4. Попробуйте поменять местами подключения датчиков в пунктах 2 и 3, теперь показания должны быть 0 В. Это означает, что переход транзистора не является проводящим, так как он находится в состоянии обратного смещения. Если показания другие, то транзистор неисправен.

5. Неисправный транзистор может иметь нулевое сопротивление при измерении коллектор-эмиттер.

Как узнать, неисправен ли транзистор — PNP

Если известно, что транзистор относится к типу PNP, ниже приведены шаги по устранению неполадок, чтобы узнать, неисправен ли транзистор.

Шаги:

1. Возьмите цифровой мультиметр и установите его в режим диода.

2. Подсоедините положительный щуп цифрового мультиметра к базе или «P» или эмиттеру на рисунке выше для типа PNP. Подсоедините отрицательный щуп к «N» или к базе. Хороший транзистор будет считывать напряжение около 0,7 В. Плохой транзистор будет читать иначе. В противном случае означает значение, которое далеко от уровня 0,7 В. Хороший транзистор обычно показывает около 0,3–0,7 В для германиевых и кремниевых вариантов.

3. Переместите положительный щуп цифрового мультиметра на другой «P» или штырь коллектора. Решение должно быть таким же, как в пункте 2 выше.

4. Попробуйте поменять местами подключения датчиков в пунктах 2 и 3, теперь показания должны быть 0 В. Это означает, что переход транзистора не проводит ток, так как он смещен в обратном направлении. Если показания другие, то транзистор неисправен.

5. Неисправный транзистор может иметь нулевое сопротивление при измерении коллектор-эмиттер.

Если тип транзистора неизвестен, как начать диагностику?

В настоящее время легко получить техническое описание любого электронного компонента, если известен номер детали или маркировка корпуса. Однако при их отсутствии будет сложно. Возможное средство состоит в том, чтобы иметь представление о принципиальной схеме, если она доступна. Типы NPN и PNP имеют разную конфигурацию смещения. Тип NPN всегда имеет положительное питание на его базовую часть, заземление на эмиттер и положительное питание снова на коллектор. С другой стороны, тип PNP имеет заземление в базовой части и положительный исток в части эмиттера.

Примеры цепей NPN и PNP

Как насчет отсутствия доступной схемы? Проб и ошибок будет делать. Следуйте приведенным ниже шагам.

Шаги для идентификации NPN-транзистора:

1. Подсоедините положительный щуп цифрового мультиметра к любому контакту или ножке транзистора. Подсоедините также отрицательный щуп к любой ножке или контакту транзистора, но не к контакту/ножке с положительным щупом. Убедитесь, что цифровой мультиметр установлен в режим диода. Наблюдайте за показаниями цифрового мультиметра.
2. Если показания цифрового мультиметра находятся в пределах 0,3–0,7 В, это означает, что один из диодов на транзисторных переходах способен смещать прямое смещение.
3. Не снимайте положительный щуп с его места, пока снимайте отрицательный щуп с ногой/штифтом, к которому нет соединения с щупом. Если показания цифрового мультиметра по-прежнему составляют около 0,3–0,7 В, значит, транзистор относится к типу NPN.
4. Если вышеприведенные тесты приводят к иному результату, рассмотрите следующие шаги.

Шаги для идентификации PNP-транзистора:

1. Подсоедините положительный щуп цифрового мультиметра к любому контакту или ножке транзистора. Подсоедините также отрицательный щуп к любой ножке или контакту транзистора, но не к контакту/ножке с положительным щупом. Убедитесь, что цифровой мультиметр установлен в режим диода. Наблюдайте за показаниями цифрового мультиметра.
2. Если показания цифрового мультиметра находятся в пределах 0,3–0,7 В, это означает, что один из диодов на транзисторных переходах способен смещать прямое смещение.
3. Не отсоединяйте отрицательный датчик на его местоположении, пока отсоединяйте положительный датчик от ножки/штифта, к которому не подключен датчик. Если показания цифрового мультиметра по-прежнему составляют около 0,3–0,7 В, значит, транзистор относится к типу PNP.

 Если вышеописанные испытания приводят к иному результату, транзистор может быть неисправен. Его стоит заменить. Вышеупомянутые учебники могут быть только базовыми. Опыт подскажет больше, как узнать, неисправен ли транзистор.

Режим отказа транзистора

Типичные виды отказа транзистора: короткое замыкание перехода база-эмиттер, короткое замыкание перехода база-коллектор, короткое замыкание перехода коллектор-эмиттер, открытый коллектор-эмиттер, открытый переход база-эмиттер или открытый переход база-коллектор.

Если вы хотите знать, как смещать транзистор, прочтите статьи «Полный анализ схемы с фиксированным смещением с использованием NPN-транзистора», «Как выбрать транзистор для коммутационных и линейных приложений», «Определение режима работы транзистора», « Как выбрать транзистор для коммутационных и линейных приложений», «Как насытить транзистор PNP», «Как узнать, насыщен ли транзистор?», «Как перевести транзистор в режим жесткого насыщения».

Не забудьте нажать лайки и поделиться. Если у вас есть какие-либо комментарии, вопросы или предложения по улучшению этой статьи, не стесняйтесь оставлять свои комментарии. Давайте обсудим!

Follow electronicsbeliever.com

Тестирование коэффициента усиления по постоянному току транзистора (hFE) в моей лаборатории — биофизическая лаборатория мера коэффициента усиления по постоянному току биполярного переходного транзистора (BJT).

Концепция hFE занимает центральное место в использовании транзисторов, поскольку она является мерой усиления небольшого тока. В гибридной модели транзисторов есть несколько гибридных параметров, включая hFE. Модель с гибридными параметрами потеряла популярность, поэтому β или бета теперь являются наиболее распространенным символом усиления постоянного тока. Я буду продолжать использовать hFE в этой статье, так как таблицы данных также продолжают использовать это имя.

Рис. 1: Кривые типичного усиления тока транзистора (hFE). Производственные разбросы производителя от +100% до -50% «типичных» значений считаются приемлемыми. «Искусство электроники», Горовиц и Хилл, 3-е издание, 2016 г., стр. 74.

С другой стороны, значение параметра hFE несколько раздражительно. Многие статьи с практическими рекомендациями и схемы DIY описывают, как измерить hFE, основываясь на простом понятии, что hFE = I _C / I _B . Тем не менее, таблицы данных транзисторов предлагают диапазон значений hFE при различных условиях тока коллектора (IC). В условиях тестирования производителя также используется импульсный тест (<= 300 мкс), когда транзистор активен примерно 2% времени (рабочий цикл). Непрерывный ток имеет тенденцию вызывать повышение температуры внутри испытательного устройства. Таким образом, IC и IB являются динамическими объектами, которые могут неточно коррелировать со статическим тестированием. При этом значение hFE для любого отдельного устройства — даже с одинаковым номером детали и производителем — будет разным. В совокупности попытка использовать конкретное значение hFE для конкретного устройства является конфликтным событием, и его можно избежать.

• Почему я измеряю hFE
• PEAK Atlas DCA Pro — анализатор полупроводников
• Гнездо hFE на некоторых цифровых мультиметрах
• Мультиметр Fluke
  • Тест 1. Два резистора на макетной плате с расчетом hFE на основе результатов цифрового мультиметра
  • Тест 2: источник постоянного тока с прямым считыванием hFE на цифровом мультиметре
• Измерение hFE с помощью осциллографа и генератора сигналов произвольной формы (AWG)
• Сводка тестирования hFE
• Ссылки

Почему я измеряю hFE

Многие инженеры говорят мне, что за 20 с лишним лет проектирования им никогда не требовалось знать значение hFE устройства. Во многих конструкциях расчетное значение hFE равно 100, а затем создается цепь смещения вокруг транзистора для работы с широким спектром устройств, каждое из которых имеет разные значения hFE, например, от 50 до 250, и при разных температурах.

Схема, зависящая от определенного значения бета, является неисправной.

Пол Горовиц, Уинфилд Хилл «Искусство электроники»

В роли экспериментатора я хочу знать hFE своего устройства. Я обнаружил, что каждая часть транзистора, которая находится у меня в «коробке для мусора», и даже новые детали, которые я заказываю из различных источников, таких как Digi-Key, Newark, eBay и Amazon, могут быть проверены на усиление по постоянному току перед использованием, даже если мое измеренное значение не настоящий hFE. Пока процедура тестирования воспроизводима, ее можно использовать для проверки коэффициента усиления транзистора, оценки неизвестных транзисторов и подбора парных устройств для использования в таких приложениях, как, например, двухтактные усилители, температурная компенсация или токовые зеркала. Плохое обращение с транзисторами также может повлиять на hFE устройства. Фактически, во время моих тестов в этой статье я обнаружил удивительную проблему в отношении одного тестируемого устройства. См. «Рисунок 20: Рисунок 20: Результаты генератора функций осциллографа/AWG ” Теперь посмотрим, что я имею в виду.

Ниже приведен список тестов hFE для двух транзисторных устройств из моей корзины: NPN 2N3904 и PNP 2N3906…

PEAK Atlas DCA Pro — анализатор полупроводников

Этот прибор с интерфейсом ПК стоит около 150 долларов США. мой лучший ресурс для измерения hFE и многих других параметров транзисторов. Немного дорогой, но он делает большую работу. Тестирование устройств включает в себя слабосигнальные устройства, силовые транзисторы, полевые транзисторы, полевые МОП-транзисторы, диоды и многое другое. Значение hFE скорректировано с учетом утечки коллектор-эмиттер (полезно для германиевых транзисторов).

На рисунках 2 и 3 ниже кривые hFE показывают, как на них влияет базовый ток IB и VCE. В частности, кривая hFE базового тока 10 мкА для 2N3906 может указывать на дополнительные проблемы, как показано далее в этой статье. Здесь hFE значительно ниже по сравнению с более высокими базовыми токами.

Рис. 2: Результаты 2N3904 DCA Pro (щелкните изображение, чтобы увеличить его) .

Рисунок 3: Результаты 2N3906 DCA Pro (щелкните изображение, чтобы увеличить его) .

Гнездо hFE на некоторых цифровых мультиметрах

Этот разъем обеспечивает значение усиления по постоянному току, полезное для сортировки и тестирования кремниевых устройств с малым сигналом. Гнездо не будет точным для германиевых транзисторов, поскольку они обычно связаны с утечкой коллектор-эмиттер. Это также не будет полезно для силовых транзисторов, которые требуют большего тока проверки базы (I _B ). Некоторые измерители с функцией hFE описывают условия тестирования, в то время как другие не предлагают поддержку своего устройства в условиях тестирования.

Мой мультиметр BK 2704C документирует условия тестирования разъема hFE:

Диапазон: 0 ~ 1000
Базовый ток: прибл. 10 мкА пост. (VCE = 3,0 В пост. тока)

Устройство 2N3906, которое я использую для этой статьи (изображение B&K внизу справа) с базовым током 10 мкА, предсказывает гораздо более низкий hFE по сравнению с более высокими базовыми токами, как показано в результатах 2N3906 с использованием DCA Pro выше. (Рисунок 3). В то время как hFE для 2N3904 (изображение B&K ниже слева) согласуется с результатами DCA Pro для 2N3904 выше, поскольку условия испытаний 10 мкА сгруппированы с другими кривыми I _B . Но для сортировки и сравнения устройств ограничение условий тестирования 10 мкА может быть вполне приемлемым.

Рис. 4. Мультиметр B&K 2704C, измерение коэффициента усиления по постоянному току hFE для левого 2N3904 и правого 2N3906 .

Мультиметр Fluke

Мои измерители Fluke не имеют гнезда hFE. Большинство других высококачественных цифровых мультиметров также не имеют разъема hFE. Некоторые люди говорят, что это связано с тем, что показания мультиметра не слишком близки к официальным показаниям hFE, другие говорят, что схема и разъем для измерения hFE делают недействительными соображения безопасности. Большое обсуждение можно найти здесь:

Тема: Почему бета-тест транзисторов hFE проводится только на дешевых цифровых мультиметрах?

Функция проверки диодов на моих измерителях Fluke измеряет прямое падение напряжения полупроводника в условиях постоянного тока, подходящих для определения PNP и NPN, а также того, какой вывод связан с эмиттером, базой и коллектором. Но не предлагает способ измерения коэффициента усиления постоянного тока.

Ниже приведены некоторые макетные схемы, которые я использую для измерения hFE с помощью цифрового мультиметра…

Тест 1. Два резистора на макетной плате с hFE Расчет с помощью цифрового мультиметра Результаты

Коэффициент усиления по постоянному току можно рассчитать путем измерения падения напряжения на базовом резисторе и соответствующего падения напряжения на коллекторном резисторе. Схема устройства PNP показана на диаграмме LTSpice ниже — Рисунок 5: «Моделирование простого измерения hFE цифрового мультиметра с двумя резисторами». Поменяйте полярность V1 для проверки устройств NPN. Математические расчеты делают этот метод тестирования немного утомительным для сортировки множества транзисторов, но он является хорошей заменой отсутствующему сокету Fluke hFE.

На рисунке справа показана симуляция LtSpice простого макета схемы для PNP-транзистора 2N3906. Эта схема будет работать с любым маломощным кремниевым устройством PNP. Чтобы использовать устройства NPN, поменяйте полярность V1. Файл моделирования можно загрузить по ссылке в конце этой статьи.

Рис. 5: Моделирование простого измерения hFE цифрового мультиметра с двумя резисторами .

LTSpice моделирование простой макетной схемы hFE. Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

Ниже показана макетная плата с PNP 2N3906 (такая же, как схема и моделирование LTSpice выше). Для сравнения я показываю расчеты hFE для тех же двухтранзисторных компонентов, протестированных выше с помощью мультиметра BK и DCA Pro.

Устройство: 2N3906 PNP Настройка источника питания: VCC = 9,001 В, 0,872 MA Измерения: VCE = 8,232 В RB = 0,9969M (1MM) . В Vrc = 0,7646 В Расчеты: Ib = 8,34 В/1M = 8,338 мкА IC = 0,765V/1K = 765 UA HFE = 765/8,34 = 92

Устройство: 2N3904 NPN Установка источника питания: VCC = 9,001V, 1,368 мА Измерения: VCE = 7,647. M (1M) Rc = 1,0064k (1k) Vrb = 8,327 В Vrc = 1,3508 В Расчеты: Ib = 8,33 В/1M = 8,33 мкА Ic = 1,351 В/1k = 1,351 В/1 кО = 1,351 В/1 кО = 13 /8,33 = 162

0216 устройства ПНП.

Тест 2: источник постоянного тока с цифровым мультиметром с прямым считыванием hFE

Используя еще несколько деталей, я смог улучшить тестирование макета для использования с цифровым мультиметром Fluke. Эта версия от Circuits Today включает поддержку устройств PNP и NPN и обеспечивает постоянный ток I _B 10 мкА и прямое считывание hFE (мА x 100). Я заметил одну проблему: если я поставлю транзистор не того типа в гнездо (например, по ошибке заменю NPN на PNP), тестируемый транзистор сильно нагреется.

Схема KiCad Eeschema. См. справочный раздел ниже для загрузки файла.

Рис. 7. Схема KiCad Eeschema источника постоянного тока с прямым считыванием hFE с цифрового мультиметра.

Перед построением этой схемы я использовал LTSpice для моделирования.

Рис. 8: Моделирование LTSpice источника постоянного тока с прямым считыванием hFE цифрового мультиметра , показанным курсором 2 Vert считывания.

Симуляция, показанная выше, имеет потенциометры с имитацией рычагов стеклоочистителя. Библиотека потенциометра была предоставлена ​​Гельмутом Сенневальдом — основателем группы пользователей LTSpice. На графике показано, как рычаг стеклоочистителя меняется с 0,05% до 9.5% с ожидаемой калибровкой для 10 мкА в положении 29% для тока, проходящего через эмиттер Q1. Файл моделирования с библиотекой потенциометров можно скачать по ссылке в конце этой статьи.

Окончательная макетная схема с тестируемым устройством 2N3906…

Рис. 9: Макет источника постоянного тока с прямым считыванием hFE на цифровом мультиметре .

На макетной плате рядом с каждым потенциометром показаны перемычки. Их можно размыкать один за другим, замыкая контакты амперметра цифрового мультиметра для калибровки 10 мкА базы PNP и NPN относительно тока эмиттера.

Рис. 10: Результаты 2N3906 при использовании макетной платы постоянного тока.

Рис. 11: Результаты 2N3904 при использовании макетной платы постоянного тока. Примечание. Потребляемый ток для NPN 2N3904 намного выше, чем у 2N3906, что соответствует большему hFE.

Измерение hFE с помощью осциллографа и генератора сигналов произвольной формы (AWG)

Этот метод позволяет подавать на тестируемый транзистор более высокий ток, чем любой из методов тестирования 1 и 2. С помощью ступенчатого сигнала, подаваемого на базу транзистора, и переменного напряжения при подаче на коллектор транзистора температура тестируемого устройства не повышается настолько, чтобы повлиять на стабильность показаний.

Моделирование тестовой схемы транзистора NPN в LTSpice…

Рис. 12: Моделирование LTSpice осциллографа / генератора сигналов произвольной формы NPN-транзистора hFE тестовой схемы. Щелкните изображение, чтобы развернуть.

Здесь находятся текстовые файлы кусочно-линейных (PWL), которые управляют напряжением для ступенчатых и треугольных сигналов. См. справочный раздел в конце этой статьи, чтобы загрузить файлы для полной симуляции.

pwl_triangle.txt

 0 0
+4,17 м 10
+4,17 м 0 

pwl_stair.txt

 0 с 0,7
8,33 м 0,7
8,34 м 1,4
16,66 м 1,4
16,67 м 2,1
24,99 м 2,1
25.00м 2.8
33,32 м 2,8
33,33 м 3,5
41,65 м 3,5
41,66 м 4,2
49,98 м 4,2
49,99 м 4,9
58,31 м 4,9
58,32 м 5,6
66,64 м 5,6
66,65 м 0,7 

Шаги для построения моделирования (см. текст и файл asc в справочном разделе этой записи блога): транзистор под пробным коллектором. Смоделируйте генератор сигналов произвольной формы с помощью кусочно-линейной функции LTSpice (PWL), используя точки данных в текстовом файле. См. прикрепленный файл: pwl_triangle.txt.

Создайте ступенчатую волну с частотой 15 Гц, 5 VP-P и смещением постоянного тока 0,7 В (начните волну с амплитудой выше V _BE , чтобы включить тестируемый транзистор). Снова с PWL и текстовым файлом точек данных. См. прикрепленный файл: pwl_stair.txt.

Детали для моделирования простой макетной платы.

Определите 1-секундный анализ переходных процессов, чтобы запустить моделирование LTSpice.

Имитация осциллографа с использованием пассивных щупов с общим заземлением (без использования дифференциальных щупов).

Постройте ось X как V _CE , используя Ch3.

Постройте первую ось Y как Ic, используя математическую функцию: (Ch2-Ch3)/100.

Постройте вторую ось Y как I _B , используя математическую функцию: (Ch4-Ch5)/100000.

Расчет смоделированного транзистора 2N3904 NPN hFE как I _C /I _B при выбранном V _CE . Подробности см. в разделе «. Рисунок 12. Моделирование в LTSpice осциллографа/генератора сигналов произвольной формы NPN-транзистора hFE тестовой схемы » выше. Например: В В _CE 5 В и 4-я кривая I _B (представляющая I _B = 27,7 мкА).

Смоделируйте схему тестирования транзистора PNP в LTSpice…

Схема PNP аналогична схеме тестирования транзистора NPN. Только полярность лестничной и треугольной волновых функций была изменена на противоположную. Лестничная волна теперь изменяется от -700 мВ до -5 В. Треугольная волна теперь изменяется от 0 В до -5 В. Щелкните изображение, чтобы развернуть его.

Вот текстовые файлы кусочно-линейных (PWL), которые управляют напряжением для ступенчатых и треугольных сигналов. См. справочный раздел в конце этой статьи, чтобы загрузить полную симуляцию.

pwl_triangle_minus.txt

 0 0
+4,17 м -10
+4,17 м 0 

pwl_stair_minus.txt

 0 с -0,7
8,33 м -0,7
8,34 м -1,4
16,66 м -1,4
16,67 м -2,1
24,99 м -2,1
25.00м -2.8
33,32 м -2,8
33,33 м -3,5
41,65 м -3,5
41,66 м -4,2
49,98 м -4,2
49,99 м -4,958,31 м -4,9
58,32 м -5,6
66,64 м -5,6
66,65 м -0,7 

Рассчитать имитацию 2N3906 PNP-транзистора hFE как I _C /I _B при выбранном V _CE . См. « Рисунок 13: Моделирование LTSpice осциллографа / генератора сигналов произвольной формы Тестовая схема PNP транзистора hFE » выше для получения подробной информации о схеме. Например: At V _CE 5 В и 4-я кривая I _B (представляющая I _B = -28,0 мкА).

Конечный макет с 2N3904 Тестируемый NPN-транзистор…

Я использовал двухканальный генератор сигналов произвольной формы для создания сигналов базы и коллектора транзистора:

Рисунок 14. Настройка генератора сигналов произвольной формы для тестируемых NPN-транзисторов. Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

• Канал 1 использует сигнал произвольной формы StairUp (лестница с 8 уровнями) с частотой 15 Гц, высоким уровнем 5 В, низким уровнем 0,7 В и фазой 0.
• Канал 2 использует сигнал произвольной формы AbsSine с частотой 120 Гц, высоким уровнем 5 В, низким уровнем 0 В и фазой 0. Примечание: понижающий трансформатор переменного тока со схемой двухполупериодного выпрямителя будет давать такую ​​же форму волны для трансформаторов с только один канал AWB.
• Используйте опцию выравнивания фазы на Rigol DG4062 AWB, чтобы канал 2 производил ровно один цикл для каждого уровня лестницы канала 1. См. пример с курсорами на рис. 16 ниже.

Соберите простую макетную плату транзистора NPN 2N3904 с двумя резисторами и четырьмя подключенными каналами осциллографа. См. рис. 12 выше для схемы и рис. 15 ниже для макета.

• Подключите резистор 100 кОм между базой транзистора 2N3904 и каналом AWG 1. Подключите щупы осциллографа Ch4 (зеленый) и Ch5 (красный) к этому резистору для измерения тока базы I _Б .
• Подключите резистор 100 Ом между коллектором транзистора 2N3904 и каналом 2 AWG. Подключите щупы осциллографа Ch2 (желтый) и Ch4 (синий) к этому резистору для измерения тока коллектора I _C и V _CE .
• Соедините эмиттер транзистора с землей. Привяжите AWG и прицел к земле.

Рис. 15. Тестируемый транзистор NPN 2N3904. Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

Настройка осциллографа, см. рис. 16 и 17 ниже…

• Канал 1 = 2 В/дел, полоса пропускания 20 МГц -> Подключить к резистору «+» на стороне Rc на рис. 12
• Канал 2 = 2 В/дел, полоса пропускания 20 МГц -> Ограничение резистора «-» стороны Rc на рис. 12 -> Представляет тестируемый транзистор Vce
• Канал 3 = 1 В/дел, полоса пропускания 20 МГц -> Ограничение к резистору «+» на стороне Rb на рис. 12
• Канал 4 = 100 мВ/дел, полоса пропускания 20 МГц -> привязка к «-» стороне резистора Rb на рис. 12
• Математика 1 = 2 мА/дел, (Ch2 -Ch3)/100, Альтернативные единицы A -> Представляет тестируемый транзистор Ic
• Math 2 = 5,4 мкА/дел, (Ch4-Ch5)/100000, Альтернативные единицы A -> Представляет тестируемый транзистор Ib
• По горизонтали = 10 мВ/дел, 12,5 Мвыб/с, 1,25 Мвыб.
• Запуск = фронт, канал 1, связь по постоянному току, уровень 2,64 В, передний фронт Настройте график XY с транзистором V _CE (канал 1) для X и транзистором IC (математика 1) для Y
• Установите связанный курсор осциллограммы для измерения 2) для расчета hFE

Рис. 16: Прицел Tektronix MSO64B с изображением 2N3904 кривых устройства XY в виде графика, 4 зондированных канала и 2 математических сигнала со всеми сигналами в фазе. Щелкните изображение, чтобы увеличить его. Рис. 17. Tektronix e*Scope — отображение сети MS064B в режиме реального времени — показаны расчеты hFE 2N3904 (hFE = 165). Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

Рассчитать 2N3904 NPN-транзистор hFE как I _C /I _B при выбранном V _CE . Например: At V _CE 6 В и 4-я кривая I _B (представляющая I _B = 18,95 мкА).

Значение hFE 165, измеренное с помощью осциллографа, совпадает с показанным в . Рис. 2: Результаты 2N3904 DCA Pro .

Окончательная макетная схема с тестируемым NPN-транзистором 2N3906…

Повторно используйте для схемы ту же схему, что и на рис. 13 выше. Измените сигналы генератора функций AWG на отрицательные. Я также переключил сигнал коллектора с AbsSine на Triangle. Отрицательная кривая AbsSine не дает такого четкого результата, как кривая Triangle. Возможно, я мог бы сначала инвертировать волну AbsSine из меню утилиты Rigol, но не стал. См. Рисунок 18 ниже для настроек.

Рис. 18: Настройка генератора сигналов произвольной формы для тестируемых PNP-транзисторов. Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

Макет…

Рис. 19: Транзистор PNP 2N3906 во время тестирования. Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

Результаты осциллографа…

Рис. 20: Результаты осциллографа/генератора функций AWG. На левом изображении показано то же устройство 2N3906, которое успешно использовалось во всех других тестах, описанных выше. Не знаю, в чем причина странных сигналов. Среднее изображение – второй 2Н3906 отлично работает в этой тестовой конфигурации без проблем, показанных на левой фотографии. Правое изображение — то же тестируемое устройство, что и на среднем изображении, но с треугольным сигналом, приложенным к коллектору. Щелкните изображение , чтобы увеличить его.

К сожалению, мое первое PNP-устройство 2N3906 отказало во время этого теста — см. рис. 20 (слева). DCA Pro hFE и кривые выглядят так же. Но в этом тесте осциллографа / AWG устройство отключается, когда напряжение V _CE превышает примерно 7 В. Были протестированы несколько других PNP-транзисторов, включая другие транзисторы 2N39.06 устройств. Эти другие устройства протестированы просто отлично. У одного пользователя на Electronics Stack Exchange был следующий комментарий, который мне кажется правильным:

Похоже, что соединение CE замкнуло и действует как SCR с отрицательным добавочным сопротивлением. Может быть хорошо для генератора на туннельном диоде в ВЧ, если смещено на -7В. 😉 Это отказ от дуги пробоя, скажем, 40 К/мм может быть 40 В/мкм, поэтому 7 В составляет около 175 нм зазора, который перекрывает E-Field. Этот PNP должен быть хорош до -40 В и действовать как стабилитрон около -50 В. В 70-х мне понадобился стабилитрон HV для uA ref. Поэтому я выбираю напряжение пробоя транзистора, чтобы старый телевизор работал.

Tony Stewart EE75

Показания курсоров A и B на рисунке 20 справа: I _C [Math 1: (Ch2-Ch3)/100] = 7,913 мА и I _B [(Ch4 – Ch5)/100,000] = 44,0 мкА при выбранном V _CE 6 В.

К сожалению, я не очень точно установил курсоры A и B для VCE 6 В, поэтому значение hFE не так точно, как Это могло бы быть. Но эффективность этого метода испытаний по-прежнему актуальна.

См. ниже сравнение с hFE с использованием полупроводникового анализатора PEAK DCA Pro для моего нового PNP 2N39.06, который я называю устройством 2.

Рисунок 21: 2N3906 PNP-транзистор 2 тестируется с помощью DCA Pro. На левом изображении показаны основные тесты устройства. На правом изображении показаны hFE и Vce. Чтение

hFE для PNP 2N3906 Dev2 с использованием разъема BK 2704C hFE. Низкое значение V _CE и низкое значение I _B являются причиной постоянно более низких показаний мультиметровых разъемов hFE. Тем не менее, тестирование очень простое, быстрое и сопоставимое от одного транзистора к другому для целей сортировки и сопоставления. Но некоторые тестируемые устройства не могут быть обнаружены с помощью этого простого теста.

Рис.