Проверка транзисторов | HamLab

Сайт: 

Начинающим

Проверка транзисторов. Эквивалентная схема биполярного транзистора представляет собой два диода, включенных навстречу один другому. Для p-n-p транзисторов эти эквивалентные диоды соединены катодами, а для n-p-n транзисторов – анодами. Таким образом, проверка транзистора омметром сводится к проверке обоих p-n переходов транзистора: коллектор – база и эмиттер – база. Для проверки прямого сопротивления переходов p-n-p транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра – поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к база подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление – при соединении с базой минусового вывода. При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не столь велико, тем не менее омметр позволяет их различить. Из эквивалентной схемы биполярного транзистора вытекает, что с помощью омметра можно определить тип проводимости транзистора и назначение его выводов (цоколевку). Сначала определяют тип проводимости и находят вывод базы транзистора. Для этого один вывод омметра подключают к одному выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются поочередно двух других выводов транзистора. Затем первый вывод омметра подключают к другому выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются свободных выводов транзистора. Затем первый вывод омметра подключают к третьему выводу транзистора, а другим выводом касаются остальных. После этого меняют местами выводы омметра и повторяют указанные измерения. Нужно найти такое подключение омметра, при котором подключение второго вывода омметра к каждому из двух выводов транзистора, не подключенных к первому выводу омметра , соответствует небольшому сопротивлению (оба перехода открыты). Тогда вывод транзистора, к которому подключен первый вывод омметра, является выводом базы. Если первый вывод омметра является плюсовым, значит, транзистор относится к n-p-nпроводимости, если – минусовым, значит, — p-n-p проводимости. Теперь нужно определить, какой из двух оставшихся выводов транзистора является выводом коллектора. Для этого омметр подключается к этим двум выводам, база соединяется с плюсовым выводом омметра при n-p-n транзисторе или с минусовым выводом омметра при p-n-p транзисторе и замечается сопротивление, которое измеряется омметром. Затем выводы омметра меняют местами (база остается подключенной к тому же выводу омметра, что и ранее) и вновь замечается сопротивление по омметру. В том случае, когда сопротивление оказывается меньше, база была соединена с коллектором транзистора. Полевые транзисторы проверять не рекомендуется.

«В помощь радиолюбителю»(выпуск 102).

Срочная проверка транзисторов на плате в Москве

Транзисторы входят в перечень основных элементов подавляющего большинства электронных блоков. На них возлагаются функции управления электронными сигналами. Если оборудование начинает работать недолжным образом, проверка транзисторов на плате является одной из начальных диагностических операций при его ремонте.

Первые признаки нарушения функциональности полупроводниковых элементов — изменение параметров выходных сигналов. Они измеряются с помощью чувствительных электронных тестеров. Полученные фактические значения сверяются с номинальными, которые указываются в технической документации. На основании выявленных различий инженер делает вывод о том, является ли причиной недолжной работоспособности печатной платы именно транзистор или другая поломка.

В каких случаях проводится проверка радиодеталей на плате

Диагностика печатных плат осуществляется в тех случаях, когда оборудование, в котором они устанавливаются, начинает работать с отклонениями от номинальных параметров. Поскольку печатная плата, как правило, является основным узлом управления, именно в ее повреждении, вероятнее всего, и заключается причина неправильной функциональности электронного устройства. Проверке подвергаются основные рабочие компоненты:

• транзисторы;
• резисторы;
• стабилитроны;
• конденсаторы;
• микросхемы и др.

Как проводится проверка

Диагностика является важнейшим этапом определения поломок. Чтобы устранить неисправность, ее сначала нужно обнаружить. Поскольку поврежденными могут оказаться несколько элементов на различных участках печатной платы, проверка радиодеталей на плате должна осуществляться комплексно. Решение этой задачи следует доверить опытному инженеру, в распоряжении которого имеется высокоточное измерительное оборудование.

Комплексная диагностика осуществляется в два этапа:

• визуальный осмотр;
• проверка технических параметров изделия с помощью тестеров.

Визуальный осмотр позволяет сразу определить проблемные участки платы, если их повреждение видно невооруженным глазом (или вооруженным оптическими приборами). В таких случаях выявляются поломки, обусловленные перегоранием, плавлением, растрескиванием компонентов, разрушением паяльных контактов.

Независимо от результатов такой первичной диагностики, инженер проводит тщательную проверку с помощью измерительных приборов. Визуальный осмотр только дает ориентиры, но не позволяет сделать заключение о состоянии платы. Тестеры же обеспечивают точный замер рабочих параметров каждого компонента. Порядок проверки инженер определяет индивидуально. Однако базовый набор операций представляет собой комплекс последовательных действий:

• проверка входной и выходной областей платы в целом;
• сверка полученных значений с параметрами, указанными в технических документах изделия;
• проверка локальных участков поврежденной области;
• сверка полученных фактических значений с номинальными.

Сначала диагностируются два участка платы — входной и выходной — по отдельности. Благодаря этому инженер понимает, в каком из них образовалась поломка. После этого проблемная зона условно делится на части, каждая из которых подвергается локальной проверке. Процесс характеризуется постоянным сокращение исследуемой зоны до тех пор, пока не будет обнаружена проблема. При этом очень важно использовать максимально чувствительные тестеры, чтобы определять минимальные отклонения фактических параметров каждого компонента от номинальных.

Заказать диагностику

Чтобы должным образом исследовать печатную плату и принять взвешенное решение об эффективных способах ее восстановления, диагностика должна проводиться опытным мастером. Поэтому проверку транзисторов на плате, резисторов, конденсаторов, диодов, чипов следует доверить сотрудникам компании «Точка пайки». Команда опытных профессионалов, вооруженная современным оборудованием, быстро выявляет поломки электронного оборудования, предлагает рекомендации по их устранению. Проверка каждой платы сопровождается официальным заключением о проведении диагностики.

Транзистор сообщает о тестировании | Nature Electronics

Отчет о тестировании транзистора

Скачать PDF

Скачать PDF

• Редакция
• Опубликовано: 29 июля 2022 г.

Природа Электроника том 5 , страница 405 (2022)Процитировать эту статью

• 1423 доступа

• 9 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Электротехника и электроника
• Электронные устройства

Оценка новых транзисторных технологий является сложной задачей.

Что можно сделать, чтобы улучшить отчетность и сравнительный анализ устройств?

Транзисторы являются центральным строительным блоком современной электроники. В настоящее время доминирующими технологиями являются транзисторы на основе кремния, германия и составных полупроводников (таких как карбид кремния). Но постоянно растущие потребности общества создают новые проблемы для электронного сообщества. И хотя системы, архитектура, компоновка и ряд других инженерных достижений помогли обеспечить поток улучшений производительности — особенно в связи с замедлением масштабирования на основе литографии — разработка новых транзисторных технологий по-прежнему необходима.

С момента запуска Nature Electronics в январе 2018 года мы опубликовали около 30 основных исследовательских статей о транзисторах, в которых основное внимание уделялось разработкам на уровне устройств. Достижения в этих статьях обычно включали новые методы изготовления, лучшее понимание механических свойств, улучшение характеристик устройств или пригодность для новых приложений. Примечательно, что во всех этих статьях, кроме нескольких, рассматривались устройства на основе новых материалов, таких как органические, оксидные и двумерные полупроводники.

Как показывает этот краткий анализ, поиск новых материалов, которые могут обеспечить новую функциональность в транзисторных устройствах или преодолеть физические ограничения современных полупроводников, продолжается быстрыми темпами. Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS) представила отчет Emerging Research Materials в своем выпуске ¹ за 2017 год, и потенциальная ценность таких материалов рассматривается во многих элементах во всем текущем выпуске IRDS ² . Однако использование новых материалов — часто с плохо изученными физическими свойствами — в транзисторах создает новые проблемы, особенно при попытке оценить их характеристики и, следовательно, их потенциальную ценность для практических приложений. Сложность анализа транзисторов, междисциплинарный характер исследовательского сообщества и временами фиксация на узком наборе контрольных показателей приводили, например, к неправильной характеристике устройств в прошлом.

0056 3,4 . Что же тогда можно сделать, чтобы улучшить отчетность об исследованиях таких транзисторов?

В перспективе в этом выпуске Nature Electronics , Чжихуи Ченг, Аарон Франклин, Курт Рихтер и их коллеги исследуют вопросы, связанные с характеристикой полевых транзисторов на основе новых материалов, и предлагают рекомендации по отчетности и сравнительному анализу этих устройств. . Исследователи, работающие в институтах из академических и промышленных кругов, а также из США, Европы и Китая, в первую очередь отмечают, что физическая архитектура транзистора играет ключевую роль в определении его конечной производительности. И, взяв это за отправную точку, они предлагают ряд параметров устройства и графики сравнительного анализа, которые следует сообщать, чтобы обеспечить четкую оценку транзисторов. К ним относятся структурные параметры, измеренные характеристики и производные характеристики, а также параметры, которые могут быть специфичными для определенных приложений, таких как масштабируемые устройства.

Чтобы проиллюстрировать подход к отчетности и сравнительному анализу, Ченг и его коллеги используют транзисторы на основе однослойного дисульфида молибдена (MoS ₂ ) — материала, которому в последние годы уделяется значительное внимание — в качестве примера, подчеркивая некоторые проблемы, с которыми сталкиваются эти устройства. Они также отмечают, что необходима осторожность при сопоставлении такой работы — которая часто является предварительной — с будущими требованиями к производительности, изложенными в IRDS. Основное внимание в статье «Перспектива» уделяется надлежащему сравнительному анализу новых полевых транзисторов по сравнению с более зрелыми технологиями, и многие из предложенных параметров и методов также могут применяться более широко при оценке других транзисторных технологий.

Прозрачная отчетность и воспроизводимость результатов, безусловно, являются основными требованиями публикации в Nature Electronics . Но какие конкретные шаги может предпринять журнал, чтобы помочь улучшить отчеты об исследованиях транзисторов? В журналах Nature Portfolio уже есть контрольный список редакционной политики для всех статей, а также дополнительный контрольный список отправки кода и программного обеспечения для соответствующей работы.

Сводные отчетные документы, которые предоставляются редакторам и рецензентам во время оценки рукописи и публикуются вместе с принятой рукописью, также были разработаны для исследовательских статей в области наук о жизни и для работы над солнечными элементами и генерацией. Потенциальным вариантом является разработка соответствующей сводки отчетов для работы над транзисторами. В любом случае, мы надеемся, что статья «Перспектива» станет началом обсуждения и исследования того, что можно сделать для улучшения отчетности и сравнительного анализа исследований транзисторов. Любые комментарии и предложения исследователей по этим идеям — и, в частности, по разработке сводки отчетов по транзисторам — приветствуются по электронной почте на адрес [email protected] или посредством отправки статьи в журнал.

Ссылки

1. Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS), издание 2017 г.; https://irds.ieee. org/editions/2017

2. Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS), издание 2021 г.; https://irds.ieee.org/editions/2021

3. Биттл, Э., Башам, Дж., Джексон, Т., Юрческу, О. Д. и Гундлах, Д. Дж. Nat. коммун. 7 , 10908 (2016).

   Артикул Google ученый

4. Chen, C. et al. Доп. науч. 6 , 1801189 (2019).

   Артикул Google ученый

Ссылки на скачивание

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Проверка коэффициента усиления по постоянному току транзистора (hFE) в моей лаборатории — биофизическая лаборатория

hFE означает « H гибридный параметр f коэффициент усиления по току, общий e mitter», и является мерой коэффициента усиления по постоянному току биполярного 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 немного 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 у меня есть в моем «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

Приблизительно за 150 долларов (долл. США) этот прибор с интерфейсом ПК 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) .

Рис. 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. Он также не будет полезен для силовых транзисторов, которым требуется больший тестовый ток 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 .

Моделирование в LTSpice 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 (1M) 6. 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 Настройка питания: VCC = 9,001V, 1,368 мА Измерения: VCE = 7.64. M (1M) Rc = 1,0064k (1k) Vrb = 8,327В Vrc = 1,3508В Вычисления: Ib = 8,33В/1M = 8,33 мкА Ic = 1,351В/1кОм = 1,351В/1кО = 13 /8,33 = 162

0229 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 созданием этой схемы я использовал LTSpice для моделирования.

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

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 цифровым мультиметром с прямым считыванием hFE .

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):

• Примените треугольную волну с частотой 120 Гц, 10 VP-P и смещением постоянного тока 5 В к 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 макета 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 2N3904 NPN транзистора hFE как I _C /I _B при выбранном V _CE . Подробности см. в разделе « Рисунок 12: Моделирование в LTSpice осциллографа/генератора сигналов произвольной формы с тестовой схемой hFE на NPN-транзисторах» 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. рисунок 16 ниже для примера с курсорами.

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 со 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
• Math 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, нарастающий фронт Настройте график XY с транзистором V _CE (канал 1) для X и транзистором IC (математика 1) для Y
• Настройте 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 2N3904 hFE (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.

Рисунок 18: Настройка генератора сигналов произвольной формы для тестируемых транзисторов PNP. 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 V _CE больше примерно 7 В. Были протестированы несколько других транзисторов PNP, 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 из 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.