- Тестування напівпровідникових діодів
- Як перевірити справність транзистора
- Тестування одноперехідних і програмованих одноперехідних транзисторів
- Перевірка цифрових транзисторів
- Як перевірити польовий МОП-транзистор
- Як визначити структуру і розташування висновків транзисторів, тип яких невідомий
Перш ніж розглянути способи як перевірити справність транзисторів необхідно знати, як перевіряти справність pn переходу або як правильно тестувати діоди. Саме з цього ми і почнемо ...
Тестування напівпровідникових діодів
При тестуванні діодів за допомогою стрілочних ампервольтомметр слід використовувати нижні межі вимірювань. При перевірці справного діода опір в прямому напрямку складе кілька сотень Ом, в зворотному напрямку - нескінченно великий опір. При несправності діода стрілочний (аналоговий) ампервольтомметр покаже в обох напрямках опір близьке до 0 (при пробої діода) або нескінченно великий опір при розриві ланцюга. Опір переходів в прямому і зворотному напрямках для германієвих і кремнієвих діодів різному.
Перевірка діодів за допомогою цифрових мультиметров проводиться в режимі їх тестування. При цьому, якщо діод справний, на дисплеї відображається напруга на р-n переході при вимірюванні в прямому напрямку або розрив при вимірюванні в зворотному напрямку. Величина прямого напруги на переході для кремнієвих діодів становить 0,5 ... 0,8 В, для германієвих - 0,2 ... 0,4 В. При перевірці діода за допомогою цифрових мультиметров в режимі вимірювання опору при перевірці справного діода зазвичай спостерігається розрив як в прямому, так і в зворотному напрямку через те, що напруга на клемах мультиметра недостатньо для того, щоб перехід відкрився.
Як перевірити справність транзистора
Для найбільш поширених біполярних транзисторів їх перевірка аналогічна тестування діодів, так як саму структуру транзистора р-n-р або n-р-n можна представити як два діода (див. Малюнок вище), з з'єднаними разом висновками катода, або анода, що представляють собою висновок бази транзистора. При тестуванні транзистора пряму напругу на переході справного транзистора складе 0,45 ... 0,9 В. Говорячи простіше, при перевірці омметром переходів база-емітер, база-колектор справний транзистор в прямому напрямку має маленький опір і великий опір переходу в зворотному напрямку . Додатково слід перевіряти опір (падіння напруги) між колектором і емітером, яке для справного транзистора має бути дуже велике, за винятком описаних нижче випадків. Однак є свої особливості і при перевірці транзисторів. На них ми і зупинимося докладніше.
Однією з особливостей є наявність у деяких типів потужних транзисторів вбудованого демпферного діода, який включений між колектором і емітером, а також резистора номіналом близько 50 Ом між базою і емітером. Це характерно в першу чергу для транзисторів вихідних каскадів рядкової розгортки. Через ці додаткових елементів порушується звичайна картина тестування. При перевірці таких транзисторів слід порівнювати перевіряються параметри з такими ж параметрами справного однотипного транзистора. При перевірці цифровим мультиметром транзисторів з резистором в ланцюзі база-емітер напруга на переході база-емітер буде близьким або рівним 0 В.
Іншими «незвичайними» транзисторами є складові, включені за схемою Дарлінгтона. Зовні вони виглядають як звичайні, але в одному корпусі є два транзистора, з'єднані за схемою, зображеної на рис. 2. Від звичайних їх відрізняє високий коефіцієнт посилення - більше 1000.
Тестування таких транзисторів особливостями не відрізняється, за винятком того, що пряме напруга переходу база-емітер становить 1,2 ... 1,4 В. Слід зазначити, що деякі типи цифрових мультиметров в режимі тестування мають на клемах напруга менша 1,2 В , що недостатньо для відкривання р-n переходу, і в цьому випадку прилад показує розрив.
Тестування одноперехідних і програмованих одноперехідних транзисторів
Одноперехідний транзистор (ОПТ) відрізняється наявністю на його вольт-амперної характеристики ділянки, з негативним опором. Наявність такої ділянки говорить про те, що такий напівпровідниковий прилад може використовуватися для генерування коливань (ОПТ, тунельні діоди і ін.).
Одноперехідний транзистор використовується в генераторних і перемикачів схемах. Для початку розберемо, чим відрізняється одноперехідний транзистор від програмованого одноперехідного транзистора. Це не складно:
- загальним для них є тришарова структура (як у будь-якого транзистора) з 2-ма р-n переходами;
- одноперехідний транзистор має висновки, звані база 1 (Б1), база 2 (Б2), емітер. Він переходить в стан провідності, коли напруга на емітер перевищує значення критичної напруги перемикання, і знаходиться в цьому стані до тих пір, поки струм емітера не знизиться до деякого значення, званого струмом замикання. Все це дуже нагадує роботу тиристора ;
- програмований одноперехідний транзистор має висновки, звані анод (А), катод (К) і керуючий електрод (УЕ). За принципом роботи він ближче до тиристору. Перемикання його відбувається тоді, коли напруга на керуючому електроді перевищує напругу на аноді (на величину приблизно 0,6 В - пряма напруга р-n переходу). Таким чином, змінюючи за допомогою дільника напруга на аноді, можна змінювати напругу перемикання такого приладу тобто "Програмувати" його.
Щоб перевірити справність одноперехідного і програмованого одноперехідного транзистора слід виміряти омметром опір між висновками Б1 і Б2 або А і К для перевірки на пробій. Але найбільш точні результати можна отримати, зібравши схему для перевірки одноперехідних і програмованих одноперехідних транзисторів (див. Схему нижче - для ГУРТ - рис. Зліва, для програмованого ГУРТ - рис. Праворуч).
Мал. 3
Перевірка цифрових транзисторів
Мал. 4 Спрощена схема цифрового транзистора зліва, Праворуч - схема тестування. Стрілка означає «+» вимірювального приладу
Іншими незвичайними транзисторами є цифрові (транзистори з внутрішніми ланцюгами зсуву). На рис 4. вище зображена схема такого цифрового транзистора. Номінали резисторів R1 і R2 однакові і можуть становити або 10 кОм, або 22 кОм, або 47 кОм, або ж мати змішані номінали.
Цифровий транзистор зовні не відрізняється від звичайного, але результати його «прозвонки» можуть поставити в безвихідь навіть досвідченого майстра. Для багатьох вони як були «незрозумілими», так такими і залишилися. У деяких статтях можна зустріти твердження - "тестування цифрових транзисторів утруднене ... Кращий варіант - заміна на справний транзистор". Безперечно, це найнадійніший спосіб перевірки. Спробуємо розібратися, чи так це насправді. Давайте розберемося, як правильно протестувати цифровий транзистор і які висновки зробити з результатів вимірювань.
Для початку звернемося до внутрішньої структурі транзистора, зображеної на рис.4, де переходи база-емітер і база-колектор для наочності зображені у вигляді двох включених зустрічно діодів. Резистори R1 і R2 можуть бути як одного номіналу, так і можуть відрізнятися і становити або 10 кОм, або 22 кОм, або 47 кОм, або ж мати змішані номінали. Нехай опір резистора R1 буде 10 кому, a R2 - 22 кОм. Опір відкритого кремнієвого переходу приймемо рівним 100 Ом. Зокрема, цю величину показує стрілочний авометр Ц4315 при вимірюванні опору на межі х1.
У прямому напрямку ланцюг база-колектор розглянутого транзистора складається з послідовно з'єднаних резистора R1 і опору власне переходу база-колектор (VD1 на рис. 1). Опором переходу, так як воно значно менше опору резистора R1, можна знехтувати, і цей вимір дасть величину, приблизно рівну значенню опору резистора R1, яке в нашому прикладі дорівнює 10 кому. У зворотному напрямку перехід залишається закритим, і струм через цей резистор не тече. Стрілка авометра повинна показати «нескінченність».
Ланцюг база-емітер є змішане з'єднання резисторів R1, R2 і опору власне переходу база-емітер (VD2 на рис. 4 зліва). Резистор R2 включений паралельно цьому переходу і практично не змінює його опору. Отже, в прямому напрямку, коли перехід відкритий, ампервольтомметр знову покаже величину опору, приблизно рівну значенню опору базового резистора R1. При зміні полярності тестера перехід база-емітер залишається закритим, і струм протікає через послідовно з'єднані резистори R1 і R2. В цьому випадку тестер покаже суму цих опорів. У нашому прикладі вона складе приблизно 32 кОм.
Як бачите, в прямому напрямку цифрової транзистор тестується так само, як і звичайний біполярний транзистор , З тією лише різницею, що стрілка приладу показує значення опору базового резистора. А по різниці виміряних опорів в прямому і зворотному напрямках можна визначити величину опору резистора R2.
Тепер розглянемо тестування ланцюга емітер-колектор. Цей ланцюг представляє собою два зустрічно включених діода, і при будь-якої полярності тестера його стрілка повинна була б показати «нескінченність». Однак, це твердження справедливе лише для звичайного кремнієвого транзистора.
В даному випадку через те, що перехід база-емітер (VD2) виявляється зашунтувати резистором R2, з'являється можливість відкрити перехід база-колектор при відповідній полярності вимірювального приладу. Виміряний при цьому опір транзисторів має деякий розкид, але для попередньої оцінки можна орієнтуватися на значення приблизно в 10 разів менше опору резистора R1. При зміні полярності тестера опір переходу база-колектор має бути нескінченно великою.
На рис. 4 праворуч підведений підсумок вищесказаного, яким зручно користуватися в повсякденній практиці. Для транзистора прямий провідності стрілка буде означати «-» вимірювального приладу.
В якості вимірювального приладу необхідно використовувати стрілочні (аналогові) авометра з струмом відхилення головки близько 50 мкА (20 ком / В).
Слід зазначити, що вищевикладене носить певною мірою ідеалізований характер, і на практиці, можуть бути ситуації, що вимагають логічного осмислення результатів вимірювань. Особливо у випадках, якщо цифровий транзистор виявиться дефектним.
Як перевірити польовий МОП-транзистор
Існує кілька різних способів перевірки польових МОП-транзисторів. Наприклад такий:
- Перевірити опір між затвором - витоком (3-І) і затвором - стоком (3-С). Воно повинно бути нескінченно великою.
- З'єднати затвор з витоком. У цьому, випадку перехід витік - стік (І-С) повинен продзвонювати як діод (виняток для МОП-транзисторів, що мають вбудований захист від пробою - стабілітрон з певним напруженням відкривання).
Найпоширенішою і характерною несправністю польових МОП-транзисторів є коротке замикання між затвором - витоком і затвором - стоком.
Іншим способом є використання двох омметром. Перший включається для вимірювання між витоком і стоком, другий - між витоком і затвором. Другий омметр повинен мати високий вхідний опір - близько 20 МОм і напруга на висновках не менше 5 В. При підключенні другого омметра в прямій полярності транзистор відкриється (перший омметр покаже опір близьке до нуля), при зміні полярності на протилежну транзистор закриється. Недолік цього способу - вимоги до напруги на висновках - другого омметра. Природно, цифрові мультиметри для цих цілей не підходить. Це обмежує застосування такого способу перевірки.
Ще один спосіб схожий на другий. Спочатку короткочасно з'єднують між собою висновки затвора та витоку для того, щоб зняти наявний на затворі заряд. Далі до висновків витоку-стоку підключають омметр. Беруть батарейку напругою 9 В і короткочасно підключають її плюсом до затвору, а мінусом - до витоку. Транзистор відкриється і буде відкритий деякий час після відключення батарейки за рахунок збереження заряду. Більшість польових МОП-транзисторів відкривається при напрузі затвор-витік близько 2 В.
При тестуванні польових МОП-транзисторів слід дотримуватися особливої обережності, щоб не вивести його з ладу транзистор статичною електрикою.
Як визначити структуру і розташування висновків транзисторів, тип яких невідомий
При визначенні структури транзистора, тип якого невідомий, слід шляхом перебору шести варіантів - визначити висновок бази, а потім виміряти пряме напруга на переходах. Пряме напруга на переході база-емітер завжди на кілька мілівольт вище прямого напруги на переході база-колектор (при користуванні стрілочного мультиметра опір переходу база-емітер в прямому напрямку трохи вище опору переходу база-колектор). Це пов'язано з технологією виробництва транзисторів, і правило застосовується до звичайних біполярним транзисторам, за винятком деяких типів потужних транзисторів, що мають вбудований демпферний діод. Полярність щупа мультиметра, підключеного при вимірах на переходах в прямому напрямку до бази транзистора вкаже на тип транзистора: якщо це «+» - транзистор структури npn, якщо «-» - структури р-n-р.