Как эффективно проверить транзистор

Транзисторы, разработанные в середине 20 века, стали основой бурного развития электроники. Заменив электронные лампы, они начали эру миниатюризации электронных устройств, которая продолжается и по сей день. Как и любой другой компонент, транзистор также может выйти из строя или выйти из строя. В этой статье мы покажем вам, как проверить правильность функционирования этих электронных компонентов.

Что такое транзистор — базовые знания

Самый простой ответ: транзистор — это 3-контактный (иногда 4-контактный) полупроводниковый прибор, способный усиливать электрические сигналы и действовать как устройство регулирования тока.

Коммерциализация транзисторов в середине прошлого века полностью изменила развитие всех технологий, в том числе и электроники. Замена больших и энергоемких электронных ламп этими миниатюрными компонентами (транзисторами нанометрового размера), как в случае с компьютерными микропроцессорами, ускорила развитие техники и вывела нас на нынешний уровень технического прогресса.

Транзисторы классифицируются по нескольким критериям, из которых наиболее важными являются следующие:

1. Биполярные и униполярные транзисторы.
2. Галлиевые и кремниевые транзисторы для очень высокочастотных применений (карбид кремния, нитрид галлия, арсенид галлия).
3. Транзисторы малой или большой мощности, низкочастотные или высокочастотные транзисторы.

Последние два касаются материалов, используемых для изготовления транзисторов, и их основных параметров и не так важны, как систематика, описанная в первом пункте. Типология в пункте 1 имеет решающее значение, поскольку фактически описывает два основных типа транзисторов, различающихся принципом действия: полевые (униполярные) транзисторы и биполярные транзисторы. Конечно, внутри каждого из этих типов есть дополнительные подтипы транзисторов (MOSFET, JFET, IGBT и т. д.), но ключевой принцип работы одинаков.

В полевых транзисторах ток протекает через полупроводник одного типа проводимости; поэтому выходной ток является функцией управляющего напряжения. Принцип работы прост: полупроводник оснащен двумя электродами — истоком S и стоком D — и ток течет по полупроводниковому тракту (так называемый канал). Вдоль канала проходит дополнительный третий электрод (Г — затвор), который под действием приложенного напряжения изменяет проводимость канала и тем самым влияет на протекающий ток. Таким простым способом полевой транзистор позволяет управлять током в заданной цепи.

Биполярные транзисторы имеют более сложную конструкцию. Они состоят из трех полупроводниковых слоев разного типа проводимости: n или p (n – отрицательная, p – положительная). В зависимости от того, как расположены эти слои, мы получаем два основных типа биполярных транзисторов — PNP или NPN; однако независимо от того, с каким из них мы имеем дело, здесь всегда различают слои E (эмиттерный), B (базовый) и C (коллекторный). Транзистор позволяет небольшому току, протекающему между базой и эмиттером, управлять гораздо большим током, протекающим между двумя другими выводами. Если постоянное напряжение течет между выводами транзистора таким образом, что p-тип соединяется с положительным выводом, а n-тип соединяется с отрицательным выводом, мы получаем протекание тока и своего рода открытый затвор. В случае обратной полярности затвор закрывается из-за высокого сопротивления и предотвращается протекание тока.

Благодаря своим усиливающим свойствам транзисторы используются, в том числе, в конструкции всевозможных усилителей. Они являются основным конструктивным элементом многих электронных схем, таких как источники тока, генераторы, стабилизаторы или электронные крутящие моменты, которые стали использоваться при построении логических элементов. Отсюда недалеко до самого известного применения транзисторов: в построении полупроводниковых ОЗУ и ПЗУ, т. е. в микропроцессорах. Их реализация была бы невозможна без интеграционных технологий (интегральных схем), применение которых уже получило широкое распространение.

Как проверить транзистор — методы проверки работы транзистора

Для проверки исправности транзистора можно использовать один из двух самых популярных способов: проверку классическим мультиметром или с помощью специально разработанных тестеров для проверки различные электронные компоненты, в том числе транзисторы. Используя эти методы, транзистор следует выпаять из схемы и снять с печатной платы, хотя, как мы расскажем позже, можно проверить эти компоненты и без этого шага.

Как проверить транзистор мультиметром

Такую проверку биполярного транзистора можно выполнить либо переключив мультиметр в режим омметра (проверка сопротивления), либо переключившись на проверку диода; в первом случае следует установить предел 2 кОм. Следующий шаг — определить, имеете ли вы дело с транзистором npn или pnp; техническая документация может помочь в этом. Предполагая, что мы имеем дело с типом pnp и решили проверить в режиме омметра, поступаем следующим образом:

• Подсоедините отрицательный щуп мультиметра к выводу базы (обычно это черный щуп), а положительный (красный) сначала к коллектору, а затем к эмиттеру. Получение значения в диапазоне ~500–1500 Ом подтверждает правильную работу транзистора.
• Подсоедините красный щуп к базе, а черный щуп сначала к коллектору, а затем к эмиттеру. Для исправно работающего транзистора мультиметр должен показывать, что измеренное значение выходит за пределы указанного диапазона.
• И положительный, и отрицательный щупы касаются выводов транзистора, которые являются эквивалентами коллектора и эмиттера. Измеренный результат должен быть равен 1, независимо от того, применили ли мы положительный или отрицательный пробник.
• Проверяем сопротивление в обоих направлениях. Получение результата 1 в обе стороны (сопротивление стремится к бесконечности) говорит о неисправном транзисторе. Показания, равные нулю или близкие к нулю, интерпретируются одинаково.
  

Предполагая, что наш транзистор типа npn, и решив проверить диод (поскольку этот тип транзистора напоминает систему с двумя параллельными диодами), мы должны сначала переключить мультиметр в соответствующий режим, затем подключить красный диод к базе а черный к эмиттеру. После этой процедуры измеритель должен показать на своем дисплее определенное значение постоянного напряжения, которое следует сравнить с данными в технической документации проверяемого транзистора. Это делается для проверки того, что полученное измерение находится между минимумом и максимумом, указанным производителем компонента. Если это так, транзистор работает правильно.

Помимо вышеперечисленных проверок исправности транзистора, можно также измерить коэффициент усиления по току, обозначенный h31, но для этого измеритель должен быть снабжен специальным гнездом для проверки таких элементов. Если это так, переключите устройство в режим hFE, затем подключите клеммы транзистора к соответствующим разъемам, отмеченным символами B, E и C (база, эмиттер, коллектор), и считайте измеренное значение усиления по постоянному току с ЖК-экрана.

MOSFET и JFET транзисторы

Транзисторы MOSFET могут быть непростыми. В их случае тоже ставим счетчик в положение «тест диода», после чего выполняем следующую последовательность:

• плюсовой щуп на сток, минус на затвор (примерно на 2 секунды),
• отрицательный зонд к источнику (2 секунды),
• отрицательный щуп к сливу, положительный к затвору,
• положительный зонд к источнику.
  

После выполнения этой комбинации, при последнем подключении красного щупа к источнику — не раньше — на экране мультиметра должно появиться какое-то измеренное значение. Если какие-либо показания появлялись ранее, проверяемый транзистор неисправен. Это связано с простым фактом: гейт должен быть изолирован от остальных цепей и ничего не должно отображаться.

С транзисторами JFET все по-другому. Если вы хотите их протестировать, имейте в виду, что они имеют низкое сопротивление между стоком и истоком, а канал этих транзисторов «пережимается» под действием приложенного напряжения. Поэтому, если есть пробой, то можно сделать вывод, что такой транзистор нужно заменить на новый, ведь проверенный заведомо неисправен.

Стоит добавить, что униполярные (полевые) транзисторы чувствительны к статическому электричеству. Таким образом, небрежное или неадекватное измерение может привести к повреждению ранее исправного компонента. В еще большей степени это относится к IGBT транзисторам.

Проверка транзисторов с помощью тестеров электронных компонентов

Многофункциональные тестеры электронных компонентов представляют собой небольшие устройства, напоминающие классические мультиметры, используемые для проверки транзисторов, резисторов, конденсаторов, диодов и многих других элементов, используемых в обычной электронике. Они могут измерять напряжение, сопротивление и ряд других параметров и отображать измеренные параметры на своих дисплеях. Обычно они питаются от батареи (обычно 9 В или 12 В), имеют высокий уровень автоматического управления, имеют специальные разъемы на передней панели и поэтому очень просты в использовании. У некоторых вместо розеток классические щупы, но и с ними все происходит автоматически. Просто поднесите любой щуп к любому контакту, и тестер автоматически идентифицирует все контакты, распознает тип полупроводникового перехода, определит тип транзистора и проверит напряжение проводимости, напряжение отсечки (для МОП-транзисторов), ток утечки, пороговое напряжение и сопротивление. или измерьте текущий коэффициент усиления.

Как проверить транзистор без пайки

Проверка работоспособности транзистора без извлечения его из схемы очень хлопотна и сопряжена с высоким риском ошибки, так как на результаты измерения могут повлиять другие элементы схемы. Поэтому для того, чтобы такой тест был валидным, важно знать схему системы и особенности ее отдельных компонентов и их взаимодействия. Однако на рынке есть устройства, которые имеют функцию, позволяющую проверить правильность работы транзисторов без необходимости их пайки. Это могут быть, например, осциллографы Rohde & Schwarz с функцией тестирования компонентов. Важно отметить, что техническая документация этих счетчиков будет включать диаграммы, показывающие правильное функционирование выбранных компонентов.

Естественно, покупка осциллографа с функцией проверки компонентов связана со значительными расходами, но в случае, например, профессиональных услуг это отличное вложение средств, так как функция проверки компонентов позволяет быстро сравнивать характеристики устройств, чьи КПД у нас нет оговорок с характеристиками требующих ремонта. Это идеальные диагностические инструменты, которые значительно сократят время, затрачиваемое на ремонт.

Как проверить транзистор мультиметром от ТМЕ

В каталоге TME установите фильтр «Тест транзисторов» в категории товаров «Цифровые портативные мультиметры». Затем мы получаем список тех моделей, которые позволяют выполнять проверку транзисторов, как с использованием классических пробников, так и с использованием специальных штырьковых разъемов, работающих с транзисторами pnp и npn. Вас может заинтересовать продукция таких брендов, как Peaktech, B&K Precision, Axiomet или Uni-T. Все выбранные модели представляют собой компактные устройства с жидкокристаллическими дисплеями с подсветкой, несколькими розетками и легко читаемым основным диском для выбора режима. Большинство из них также защищены сверхпрочными ударопоглощающими пластиковыми крышками для повышения долговечности.

Для получения оригинального руководства посетите: https://www.tme.eu/en/news/library-articles/page/44797/a-quick-tutorial-on-how-to-test-a-transistor/

Связанные статьи

Использование данных для преодоления энергетического кризиса

National Ceramic Industries Australia заручилась поддержкой OFS для преодоления энергетического кризиса..