Содержание:

1. Основные типы транзисторов
2. Проверка биполярного транзистора мультиметром
3. Проверка работоспособности полевого транзистора
4. Как проверить составной транзистор мультиметром
5. Видео

В электронике и радиотехнике большое значение имеет не только правильная сборка схемы, но и последующая проверка ее работоспособности. Проверяться может все устройство или его отдельные элементы. В связи в этим довольно часто возникает вопрос, как проверить транзистор мультиметром, не нарушая схемы. Существуют различные способы, которые применяются индивидуально к каждому виду элементов. Прежде чем начинать подобную проверку и тестирование, рекомендуется изучить общее устройство и принцип работы транзисторов.

Основные типы транзисторов

Существует два основных типа транзисторов – биполярные и полевые. В первом случае выходной ток создается при участии носителей обоих знаков (дырок и электронов), а во втором случае – только одного. Определить неисправность каждого из них поможет прозвонка транзистора мультиметром.

Биполярные транзисторы по своей сути являются полупроводниковыми приборами. Они оборудованы тремя выводами и двумя р-п-переходами. Принцип действия этих устройств предполагает использование положительных и отрицательных зарядов – дырок и электронов. Управление протекающими токами выполняется с помощью специально выделенного управляющего тока. Данные устройства широко применяются в электронных и радиотехнических схемах.

Биполярные транзисторы состоят из трехслойных полупроводников двух типов – «р-п-р» и «п-р-п». Кроме того в конструкции имеется два р-п-перехода. Соединение полупроводниковых слоев с внешними выводами осуществляется через невыпрямляющие полупроводниковые контакты. Средний слой считается базой, которая подключается к соответствующему выводу. Два слоя, расположенные по краям, также подключены к выводам – эмиттеру и коллектору. На электрических схемах для обозначения эмиттера используется стрелка, показывающая направление тока, протекающего через транзистор.

В разных типах транзисторов у дырок и электронов – носителей электричества могут быть собственные функции. Более всего распространен тип п-р-п из-за лучших параметров и технических характеристик. Ведущую роль в таких устройствах играют электроны, выполняющие основные задачи по обеспечению всех электрических процессов. Они примерно в 2-3 раза более подвижные, чем дырки, поэтому и обладают повышенной активностью. Качественные улучшения приборов происходят также за счет площади перехода коллектора, которая значительно больше площади перехода эмиттера.

В каждом биполярном транзисторе имеется два р-п-перехода. Когда выполняется проверка транзистора мультиметром, это позволяет проверять работоспособность устройств, контролируя значения сопротивлений переходов при подключении к ним прямого и обратного напряжения. Для нормальной работы п-р-п-устройства на коллектор подается положительное напряжение, под действием которого открывается базовый переход. После возникновения базового тока, появляется коллекторный ток. При возникновение в базе отрицательного напряжения, транзистор закрывается и течение тока прекращается.

Базовый переход в р-п-р-устройствах открывается под действием отрицательного напряжения на коллекторе. Положительное напряжение дает толчок для закрытия транзистора. Все необходимые коллекторные характеристики на выходе можно получить, плавно изменяя значения тока и напряжения. Это позволяет эффективно проверить биполярный транзистор тестером.

Существуют электронные устройства, все процессы в которых управляются действием электрического поля, направленного перпендикулярно току. Эти приборы называются полевыми или униполярными транзисторами. Основными элементами являются три контакта – исток, сток и затвор. Конструкция полевого транзистора дополняется проводящим слоем, исполняющим роль канала, по которому течет электрический ток.

Данные устройства представлены модификациями «р» или «п»-канального типа. Каналы могут располагаться вертикально или горизонтально, а их конфигурация бывает объемной или приповерхностной. Последний вариант также разделяется на инверсионные слои, содержащие обогащенные и обедненные. Формирование всех каналов происходит под воздействием внешнего электрического поля. Устройства с приповерхностными каналами имеют структуру, в состав которой входит металл-диэлектрик-полупроводник, поэтому они называются МДП-транзисторами.

Проверка биполярного транзистора мультиметром

Проверку работоспособности биполярного транзистора можно выполнить с помощью цифрового мультиметра. Этим прибором проводятся измерения постоянных и переменных токов, а также напряжение и сопротивление. Перед началом измерений прибор нужно правильно настроить. Это позволит более эффективно решить проблему, как проверить биполярный транзистор мультиметром не выпаивая.

Современные мультиметры могут работать в специальном режиме измерения, поэтому на корпусе изображается значок диода. Когда решается вопрос, как проверить биполярный транзистор тестером, устройство переключается в режим проверки полупроводников, а на дисплее должна отображаться единица. Выводы устройства подключаются так же, как и в режиме измерения сопротивления. Провод черного цвета соединяется с портом СОМ, а провод красного цвета – с выходом, измеряющим сопротивление, напряжение и частоту.

В мультиметрах старой конструкции функция проверки диодов и транзисторов может отсутствовать. В таких случаях все действия проводятся в режиме измерения сопротивления, установленном на максимум. До начала работы батарея мультиметра должна быть заряжена. Кроме того, нужно проверить исправность щупов. Для этого их кончики соединяются между собой. Писк устройства и нули, отображенные на дисплее, свидетельствуют об исправности щупов.

Проверка биполярного транзистора мультиметром выполняется в следующем порядке:

• Прежде всего, нужно правильно соединить выводы мультиметра и транзистора. Для этого необходимо точно определить, где находятся база, коллектор и эмиттер. Чтобы определить базу, щуп черного цвета подключается к первому электроду, который предположительно считается базовым. Другой щуп красного цвета поочередно подключается вначале ко второму, а затем к третьему электроду. Щупы меняются местами до тех пор, пока прибор не определит падение напряжения. После этого окончательно проводится проверка биполярного транзистора мультиметром и определяются пары: «база-эмиттер» или «база-коллектор». Электроды эмиттера и коллектора определяются с помощью цифрового мультиметра. В большинстве случаев падение напряжения и сопротивление у эмиттерного перехода выше, чем у коллектора.
• Определение р-п-перехода «база-коллектор»: щуп красного цвета подключен к базе, а черный – к коллектору. Такое соединение работает в режиме диода и пропускает ток лишь в одном направлении.
• Определение р-п-перехода «база-эмиттер»: красный щуп остается подключенным к базе, а щуп черного цвета нужно подключить к эмиттеру. Так же, как и в предыдущем случае, при таком соединении ток проходит только при прямом включении. Это подтверждает проверка npn транзистора мультиметром
• Определение р-п-перехода «эмиттер-коллектор»: в случае исправности данного перехода сопротивление на этом участке будет стремиться к бесконечности. На это указывает единица, отображенная на дисплее.
• Подключение мультиметра осуществляется к каждой паре контактов в двух направлениях. То есть транзисторы р-п-р типа проверяются путем обратного подключения к щупам. В этом случае к базе подключается черный щуп. После измерений полученные результаты сравниваются между собой.
• После того как проведена проверка pnp транзистора мультиметром, работоспособность биполярного транзистора подтверждается, когда при измерении одной полярности мультиметр показывает конечное сопротивление, а при замерах обратной полярности получается единица. Данная проверка не требует выпаивания детали из общей платы.

Очень многие пытаются решить вопрос, как проверить транзистор без мультиметра с помощью лампочек и других устройств. Этого делать не рекомендуется, поскольку элемент с высокой вероятностью может выйти из строя.

Проверка работоспособности полевого транзистора

Полевые транзисторы нашли широкое применение в аудио и видеоаппаратуре, мониторах и блоках питания. От их работоспособности зависит функционирование большинства электронных схем. Поэтому в случае каких-либо неисправностей выполняется проверка этих элементов различными способами, в том числе и проверка транзисторов без выпайки из схемы мультиметром.

Типовая схема полевого транзистора представлена на рисунке. Основные выводы – затвор, сток и исток могут быть расположены по-разному, в зависимости от марки транзистора. При отсутствии маркировки, необходимо уточнить справочные данные, касающиеся той или иной модели.

Основной проблемой, возникающей при ремонте электронной аппаратуры с полевыми транзисторами, является проверка транзистора мультиметром не выпаивая. Как правило неисправности касаются полевых транзисторов с высокой мощностью, которые используются в импульсных блоках питания. Кроме того, эти устройства очень чутко реагируют на статические разряды. Поэтому перед решением вопроса, как прозвонить транзистор мультиметром на плате, следует надеть специальный антистатический браслет и ознакомиться с правилами техники безопасности при выполнении этой процедуры.

Проверка с использованием мультиметра предполагает такие же действия, как и в отношении биполярных транзисторов. Исправный полевой транзистор обладает бесконечно большим сопротивлением между выводами, независимо от тестового напряжения, приложенного к нему.

Тем не менее, решение вопроса, как прозвонить транзистор мультиметром имеет свои особенности. Если положительный щуп мультиметра приложен к затвору, а отрицательный – к истоку, то в этом случае произойдет зарядка затворной емкости и наступит открытие перехода. При замерах между стоком и истоком, прибор показывает наличие небольшого сопротивления. Иногда электротехники при отсутствии практического опыта, могут посчитать это за неисправность, что не всегда соответствует действительности. Это может быть важно при проверки строчного транзистора мультиметром. Перед началом проверки канала сток-исток рекомендуется выполнить короткое замыкание всех выводов полевого транзистора, чтобы разрядить емкости переходов. После этого их сопротивления вновь увеличатся, после чего можно повторно прозванивать транзисторы мультиметром. Если данная процедура не дала положительного результата, значит данный элемент находится в нерабочем состоянии.

В полевых транзисторах, используемых для мощных импульсных блоков питания, очень часто на переходе сток-исток устанавливаются внутренние диоды. Поэтому данный канал во время проверки проявляет свойства обычного полупроводникового диода. Поэтому чтобы исключить ошибку, перед тем как проверить исправность транзистора мультиметром, следует убедиться в присутствии внутреннего диода. После первой проверки щупы мультиметра нужно поменять местами. После этого на экране появится единица, указывающая на бесконечное сопротивление. Если подобного не случится, велика вероятность неисправности полевого транзистора. С помощью прибора можно не только проверить, но и измерить транзистор мультиметром.

Как проверить составной транзистор мультиметром

Составной транзистор или транзистор Дарлингтона представляет собой схему, объединяющую в своем составе два и более биполярных транзистора. Это позволяет значительно увеличить коэффициент усиления по току. Такие транзисторы применяются в схемах, предназначенных для работы с большими токами, например, в стабилизаторах напряжения или выходных каскадах усилителей мощности. Они необходимы, когда требуется обеспечение большого входного импеданса, то есть полного комплексного сопротивления.

Общие выводы у составного транзистора такие же, как и у биполярной модели. Точно так же и происходит проверка npn транзистора мультиметром. В этом случае применяется методика, аналогичная проверке обычного биполярного транзистора.

Прежде чем рассмотреть способы как проверить исправность транзисторов необходимо знать, как проверять исправность p-n перехода или как правильно тестировать диоды. Именно с этого мы и начнем…

Тестирование полупроводниковых диодов

При тестировании диодов с помощью стрелочных ампервольтомметрами следует использовать нижние пределы измерений. При проверке исправного диода сопротивление в прямом направлении составит несколько сотен Ом, в обратном направлении — бесконечно большое сопротивление. При неисправности диода стрелочный (аналоговый) ампервольтомметр покажет в обоих направлениях сопротивление близкое к 0 (при пробое диода) или бесконечно большое сопротивление при разрыве цепи. Сопротивление переходов в прямом и обратном направлениях для германиевых и кремниевых диодов различно.

Проверка диодов с помощью цифровых мультиметров производится в режиме их тестирования. При этом, если диод исправен, на дисплее отображается напряжение на р-n переходе при измерении в прямом направлении или разрыв при измерении в обратном направлении. Величина прямого напряжения на переходе для кремниевых диодов составляет 0,5…0,8 В, для германиевых — 0,2…0,4 В. При проверке диода с помощью цифровых мультиметров в режиме измерения сопротивления при проверке исправного диода обычно наблюдается разрыв как в прямом, так и в обратном направлении из-за того, что напряжение на клеммах мультиметра недостаточно для того, чтобы переход открылся.

Как проверить исправность транзистора

Для наиболее распространенных биполярных транзисторов их проверка аналогична тестированию диодов, так как саму структуру транзистора р-n-р или n-р-n можно представить как два диода (см. рисунок выше), с соединенными вместе выводами катода, либо анода, представляющими собой вывод базы транзистора. При тестировании транзистора прямое напряжение на переходе исправного транзистора составит 0,45…0,9 В. Говоря проще, при проверке омметром переходов база-эмиттер, база-коллектор исправный транзистор в прямом направлении имеет маленькое сопротивление и большое сопротивление перехода в обратном направлении. Дополнительно следует проверять сопротивление (падение напряжения) между коллектором и эмиттером, которое для исправного транзистора должно быть очень большое, за исключением описанных ниже случаев. Однако есть свои особенности и при проверке транзисторов. На них мы и остановимся подробнее.

Одной из особенностей является наличие у некоторых типов мощных транзисторов встроенного демпферного диода, который включен между коллектором и эмиттером, а также резистора номиналом около 50 Ом между базой и эмиттером. Это характерно в первую очередь для транзисторов выходных каскадов строчной развертки. Из-за этих дополнительных элементов нарушается обычная картина тестирования. При проверке таких транзисторов следует сравнивать проверяемые параметры с такими же параметрами заведомо исправного однотипного транзистора. При проверке цифровым мультиметром транзисторов с резистором в цепи база-эмиттер напряжение на переходе база-эмиттер будет близким или равным 0 В.

Другими «необычными» транзисторами являются составные, включенные по схеме Дарлингтона. Внешне они выглядят как обычные, но в одном корпусе имеется два транзистора, соединенные по схеме, изображенной на рис. 2. От обычных их отличает высокий коэффициент усиления — более 1000.

Тестирование таких транзисторов особенностями не отличается, за исключением того, что прямое напряжение перехода база-эмиттер составляет 1,2…1,4 В. Следует отметить, что некоторые типы цифровых мультиметров в режиме тестирования имеют на клеммах напряжение меньшее 1,2 В, что недостаточно для открывания р-n перехода, и в этом случае прибор показывает разрыв.

Тестирование однопереходных и программируемых однопереходных транзисторов

Однопереходный транзистор (ОПТ) отличается наличием на его вольт-амперной характеристике участка, с отрицательным сопротивлением. Наличие такого участка говорит о том, что такой полупроводниковый прибор может использоваться для генерирования колебаний (ОПТ, туннельные диоды и др.).

Однопереходный транзистор используется в генераторных и переключательных схемах. Для начала разберем, чем отличается однопереходный транзистор от программируемого однопереходного транзистора. Это несложно:

• общим для них является трехслойная структура (как у любого транзистора) с 2мя р-n переходами;
• однопереходный транзистор имеет выводы, называемые база 1 (Б1), база 2 (Б2), эмиттер. Он переходит в состояние проводимости, когда напряжение на эмиттере превышает значение критического напряжения переключения, и находится в этом состоянии до тех пор, пока ток эмиттера не снизится до некоторого значения, называемого током запирания. Все это очень напоминает работу тиристора;
• программируемый однопереходный транзистор имеет выводы, называемые анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ). По принципу работы он ближе к тиристору. Переключение его происходит тогда, когда напряжение на управляющем электроде превышает напряжение на аноде (на величину примерно 0,6 В — прямое напряжение р-n перехода). Таким образом, изменяя с помощью делителя напряжение на аноде, можно изменять напряжение переключения такого прибора т.е. «программировать» его.

Чтобы проверить исправность однопереходного и программируемого однопереходного транзистора следует измерить омметром сопротивление между выводами Б1 и Б2 или А и К для проверки на пробой. Но наиболее точные результаты можно получить, собрав схему для проверки однопереходных и программируемых однопереходных транзисторов (см. схему ниже — для ОПТ — рис. слева, для программируемого ОПТ — рис. справа).

Рис. 3

Проверка цифровых транзисторов

Рис. 4 Упрощенная схема цифрового транзистора слева, Справа — схема тестирования. Стрелка означает «+» измерительного прибора

Другими необычными транзисторами являются цифровые (транзисторы с внутренними цепями смещения). На рис 4. выше изображена схема такого цифрового транзистора. Номиналы резисторов R1 и R2 одинаковы и могут составлять либо 10 кОм, либо 22 кОм, либо 47 кОм, или же иметь смешанные номиналы.

Цифровой транзистор внешне не отличается от обычного, но результаты его «прозвонки» могут поставить в тупик даже опытного мастера. Для многих они как были «непонятными», так таковыми и остались. В некоторых статьях можно встретить утверждение — «тестирование цифровых транзисторов затруднено… Лучший вариант — замена на заведомо исправный транзистор». Бесспорно, это самый надежный способ проверки. Попробуем разобраться, так ли это на самом деле. Давайте разберемся, как правильно протестировать цифровой транзистор и какие выводы сделать из результатов измерений.

Для начала обратимся к внутренней структуре транзистора, изображенной на рис.4, где переходы база-эмиттер и база-коллектор для наглядности изображены в виде двух включенных встречно диодов. Резисторы R1 и R2 могут быть как одного номинала, так и могут отличаться и составлять либо 10 кОм, либо 22 кОм, либо 47 кОм, или же иметь смешанные номиналы. Пусть сопротивление резистора R1 будет 10 кОм, a R2 — 22 кОм. Сопротивление открытого кремниевого перехода примем равным 100 Ом. В частности, эту величину показывает стрелочный авометр Ц4315 при измерении сопротивления на пределе х1.

В прямом направлении цепь база-коллектор рассматриваемого транзистора состоит из последовательно соединенных резистора R1 и сопротивления собственно перехода база-коллектор (VD1 на рис. 1). Сопротивлением перехода, так как оно значительно меньше сопротивления резистора R1, можно пренебречь, и этот замер даст величину, приблизительно равную значению сопротивления резистора R1, которое в нашем примере равно 10 кОм. В обратном направлении переход остается закрытым, и ток через этот резистор не течет. Стрелка авометра должна показать «бесконечность».

Цепь база-эмиттер представляет собой смешанное соединение резисторов R1, R2 и сопротивления собственно перехода база-эмиттер (VD2 на рис. 4 слева). Резистор R2 включен параллельно этому переходу и практически не изменяет его сопротивления. Следовательно, в прямом направлении, когда переход открыт, ампервольтомметр вновь покажет величину сопротивления, приблизительно равную значению сопротивления базового резистора R1. При изменении полярности тестера переход база-эмиттер остается закрытым, и ток протекает через последовательно соединенные резисторы R1 и R2. В этом случае тестер покажет сумму этих сопротивлений. В нашем примере она составит приблизительно 32 кОм.

Как видите, в прямом направлении цифровой транзистор тестируется так же, как и обычный биполярный транзистор, с той лишь разницей, что стрелка прибора показывает значение сопротивления базового резистора. А по разности измеренных сопротивлений в прямом и обратном направлениях можно определить величину сопротивления резистора R2.

Теперь рассмотрим тестирование цепи эмиттер-коллектор. Эта цепь представляет собой два встречно включенных диода, и при любой полярности тестера его стрелка должна была бы показать «бесконечность». Однако, это утверждение справедливо только для обычного кремниевого транзистора.

В рассматриваемом случае из-за того, что переход база-эмиттер (VD2) оказывается зашунтированным резистором R2, появляется возможность открыть переход база-коллектор при соответствующей полярности измерительного прибора. Измеренное при этом сопротивление транзисторов имеет некоторый разброс, но для предварительной оценки можно ориентироваться на значение примерно в 10 раз меньшее сопротивления резистора R1. При смене полярности тестера сопротивление перехода база-коллектор должно быть бесконечно большим.

На рис. 4 справа подведен итог вышесказанному, которым удобно пользоваться в повседневной практике. Для транзистора прямой проводимости стрелка будет означать «-» измерительного прибора.

В качестве измерительного прибора необходимо использовать стрелочные (аналоговые) АВОметры с током отклонения головки около 50 мкА (20 кОм/В).

Следует отметить, что вышеизложенное носит несколько идеализированный характер, и на практике, могут быть ситуации, требующие логического осмысления результатов измерений. Особенно в случаях, если цифровой транзистор окажется дефектным.

Как проверить полевой МОП-транзистор

Существует несколько разных способов проверки полевых МОП-транзисторов. Например такой:

• Проверить сопротивление между затвором — истоком (3-И) и затвором — стоком (3-С). Оно должно быть бесконечно большим.
• Соединить затвор с истоком. В этом, случае переход исток — сток (И-С) должен прозваниваться как диод (исключение для МОП-транзисторов, имеющих встроенную защиту от пробоя — стабилитрон с определенным напряжением открывания).

Самой распространенной и характерной неисправностью полевых МОП-транзисторов является короткое замыкание между затвором — истоком и затвором — стоком.

Другим способом является использование двух омметров. Первый включается для измерения между истоком и стоком, второй — между истоком и затвором. Второй омметр должен иметь высокое входное сопротивление — около 20 МОм и напряжение на выводах не менее 5 В. При подключении второго омметра в прямой полярности транзистор откроется (первый омметр покажет сопротивление близкое к нулю), при изменении полярности на противоположную транзистор закроется. Недостаток этого способа — требования к напряжению на выводах — второго омметра. Естественно, цифровые мультиметры для этих целей не подходит. Это ограничивает применение такого способа проверки.

Еще один способ похож на второй. Сначала кратковременно соединяют между собой выводы затвора и истока для того, чтобы снять имеющийся на затворе заряд. Далее к выводам истока-стока подключают омметр. Берут батарейку напряжением 9 В и кратковременно подключают ее плюсом к затвору, а минусом — к истоку. Транзистор откроется и будет открыт некоторое время после отключения батарейки за счет сохранения заряда. Большинство полевых МОП-транзисторов открывается при напряжении затвор-исток около 2 В.

При тестировании полевых МОП-транзисторов следует соблюдать особую осторожность, чтобы не вывести его из строя транзистор статическим электричеством.

Как определить структуру и расположения выводов транзисторов, тип которых неизвестен

При определении структуры транзистора, тип которого неизвестен, следует путем перебора шести вариантов — определить вывод базы, а затем измерить прямое напряжение на переходах. Прямое напряжение на переходе база-эмиттер всегда на несколько милливольт выше прямого напряжения на переходе база-коллектор (при пользовании стрелочного мультиметра сопротивление перехода база-эмиттер в прямом направлении несколько выше сопротивления перехода база-коллектор). Это связано с технологией производства транзисторов, и правило применимо к обыкновенным биполярным транзисторам, за исключением некоторых типов мощных транзисторов, имеющих встроенный демпферный диод. Полярность щупа мультиметра, подключенного при измерениях на переходах в прямом направлении к базе транзистора укажет на тип транзистора: если это «+» — транзистор структуры n-p-n, если «-» — структуры р-n-р.