Kontrola tranzistoru pomocí multimetru

Polovodičové prvky jsou dnes široce používány v široké škále zařízení a zařízení pro domácí a průmyslové účely. Většina těchto částí jsou bipolární tranzistory a tranzistory s efektem pole (například tranzistor MOSFET, A1SSH SMD). Jako každé zařízení jsou však náchylné na napěťové rázy, zvýšené zatížení a další situace, kdy je provozuschopnost prvku zpochybněna. V tomto případě je nutné provést kontrolu výkonu. Na taková měření existují specializované přístroje, ale ne každý je má. Doporučujeme zvážit 2 metody, které vám pomohou zkontrolovat provozuschopnost bipolárního tranzistoru pomocí konvenčního multimetru.

Minimální teorie

Před zahájením měření a oprav je nutné alespoň v obecné rovině porozumět tomu, jak funguje například bipolární člen konvenčního typu nebo SMD, tranzistor 2648F. Podle definice se jedná o aktivní polovodičová zařízení. Podle typu vodivosti se dělí na NPN a PNP. Ve standardním provedení má díl 3 výstupy – kolektor, emitor a základna.

Při popisu principu činnosti můžeme tento prvek nazvat elektronickým klíčem řízeného typu. Pokud je v základní části napětí, proud teče z emitoru do kolektoru nebo naopak (podle polarity). Změnou proudu na základně můžete kanál částečně „otevřít“ a změnit tak propustnost prvku. V tomto případě proud neteče opačným směrem, bez ohledu na to, zda je základna napájena nebo ne. Pro usnadnění identifikace jsou tranzistory na schématech označeny šipkou označující směr toku proudu.

Kontaktní místo

Pokud mluvíme o standardních tranzistorech pro DIP montáž (do otvorů na desce), je rozložení pinů standardní – emitor, kolektor, báze zleva doprava. Ale v případě částí s nízkým výkonem se toto pořadí může změnit, takže je důležité nejprve zjistit, jak jsou kontakty umístěny na konkrétním modelu tranzistoru. K tomu existují speciální tabulky a technické údaje nazývané „datasheety“. Na internetu můžete najít podobné informace o téměř každém rádiovém komponentu. Pokud například hledáte taková data na tranzistoru A04D1 SMD (MMBT3904T), bude jasné, že jeho základna a emitor jsou umístěny na jedné straně a kolektor na druhé.

Multimetry s vestavěnou testovací funkcí

Některé modely univerzálních multimetrů mají ve spodní části speciální sadu kontaktů, která umožňuje zkontrolovat funkčnost běžného tranzistoru s flexibilními vodiči. Jedná se o samostatný blok vyrobený ve formě kulaté barevné plastové vložky. V kruhu jsou otvory pro kontakty.

Chcete-li použít tento režim, musíte přepnout regulátor zařízení do polohy hFE. Před zahájením testu je také nutné určit typ tranzistoru – NPN nebo PNP a umístění kontaktů. Na testovacím bloku jsou značky udávající, kterému kolíku konektor odpovídá. Používá se písmenné označení E, B, C (zářič, základna a kolektor). Po seřazení kolíků podle značek po krátké době obdržíme informaci na displeji. Zde je zobrazeno zesílení tranzistoru. Když některá část nefunguje, zařízení nic neukáže.

Kontrola spojitosti svorek

Tato metoda je vhodná, pokud potřebujete zkontrolovat funkčnost prvku bez jeho vyjmutí z desky, včetně u SMD tranzistorů např. 7EW (MMBTA92). Pro pochopení principu takového testu je nutné si připomenout strukturu bipolárního tranzistoru, který se skládá ze 3 oblastí s bází uprostřed.

Vzhledem k průchodu proudu pouze jedním směrem si prvek můžeme představit jako 2 diody. V souladu s touto definicí bude hovor uskutečněn.

PNP tranzistor

Chcete-li zkontrolovat funkčnost, použijte podobný algoritmus:

• při připojení plusu k základně a mínusu k jiné svorce by zařízení mělo zobrazovat nekonečný odpor, což znamená, že dioda je uzavřena;
• přiložením mínusu na základnu je kladná sonda připojena k dalším dvěma svorkám, což by mělo být nakonec zobrazeno jako proud 600-800 mV;
• Emitor a kolektor nemohou mezi sebou vytvořit žádný výsledek.

Sečteno a podtrženo, tranzistor PNP, BL P11 SMD, se otevře například pouze tehdy, když je na svorky typu E, C přiveden kladný náboj. Pokud jsou během procesu ověřování identifikovány odchylky od této definice, součást selhala a vyžaduje výměnu.

Modely NPN

Vzhledem k opačné vodivosti tohoto typu tranzistoru bude testovací situace také opačná:

• plus k emitoru/kolektoru a mínus k základně poskytne hodnoty vodivosti 600-800 mV;
• obrácená polarita spojení nepřinese výsledky, nebude proudit;
• při připojení k emitoru a kolektoru by měl být výsledek podobný – neměly by mezi sebou vést proud.

Tyto modely fungují obráceně. Před zahájením testu je proto nutné určit, do jakého typu testovaný tranzistor patří. Pokud takové informace nejsou, kontrola na tabuli nebude mít smysl.

Jak určit rozložení pinů

Pokud v blízkosti není žádná referenční kniha s pinoutem tranzistoru, můžete si vystačit s obvody a použít experimentální metodu. Stačí projít různé polohy sond multimetru a hledat tu, na které budou zvonit všechny 3 kontakty.

Ten, o kterém volají ostatní, bude základem. Podle toho, která sonda je připojena k bázi (červená nebo černá), bude jasné, jaký typ tranzistoru je před námi. Pokud je plus součástí typu NPN, v opačném případě je to PNP. Dále se určí emitor a kolektor. Chcete-li to provést, musíte věnovat pozornost údajům na displeji zařízení. Na páru báze-emitor budou hodnoty vyšší, na vedení kolektoru – méně.

V tomto článku vám řeknu, jak otestovat izolovaný tranzistor s hradlovým polem, tj. MOSFET. Toto je druhá část článku o testování tranzistorů s efektem pole. V prvním díle jsem vám řekl, jak otestovat tranzistor s řídicím pn přechodem.

Ano, polem řízené tranzistory s řídícím pn přechodem se stávají minulostí a nyní moderní obvody používají pokročilejší tranzistory s řízeným polem s izolovaným hradlem. Pak vám doporučuji naučit se je kontrolovat.

Ale abyste pochopili, jak testovat tranzistor s efektem pole, řeknu vám v kostce, jak to funguje.

Tranzistor s efektem pole s izolovaným hradlem známe pod známějším názvem MOS tranzistor (metal-oxide-semiconductor), MOS tranzistor (metal-dielectric-semiconductor), nebo v anglické verzi MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field -Efekt-tranzistor)

Tyto zkratky vycházejí ze struktury tranzistoru. A to.

Struktura tranzistoru MOSFET s efektem pole.

Pro vytvoření MOS tranzistoru se vezme substrát z p-polovodiče, kde hlavními nosiči náboje jsou kladné náboje, tzv. díry. Na obrázku vidíte, že elektrony, označené bílými kuličkami, rotují kolem jádra atomu křemíku.

Když elektron opustí atom, vytvoří se v tomto místě „díra“ a atom získá kladný náboj, to znamená, že se stane kladným iontem. Otvory na modelu jsou označeny jako zelené kuličky.

Na p-substrátu se vytvoří dvě vysoce dotované n-oblasti, tedy oblasti s velkým počtem volných elektronů. Na obrázku jsou tyto volné elektrony označeny červenými kuličkami.

Volné elektrony se volně pohybují po n-oblasti. Právě oni se následně budou podílet na tvorbě proudu přes tranzistor MOS.

Prostor mezi dvěma n-oblastmi, nazývaný kanál, je pokryt dielektrikem, obvykle oxidem křemičitým.

Nad dielektrickou vrstvou je umístěna kovová vrstva. N-oblasti a kovová vrstva jsou připojeny ke svorkám budoucího tranzistoru.

Vývody tranzistoru se nazývají source, gate a drain.

Proud v MOSFET teče ze zdroje přes kanál do odpadu. K ovládání tohoto proudu se používá izolovaná brána.

Pokud však připojíte napětí mezi zdroj a drain, pokud na hradle napětí nebude, proud tranzistorem nepoteče, protože v jeho cestě bude p-polovodičová bariéra.

Pokud je na bránu přivedeno kladné napětí vzhledem ke zdroji, výsledné elektrické pole přitáhne elektrony do oblasti pod bránou a vytlačí otvory.

Po dosažení určité koncentrace elektronů pod hradlem se mezi zdrojem a kolektorem vytvoří tenký n-kanál, kterým bude proudit proud od zdroje k odpadu.

Je třeba říci, že proud tranzistorem lze zvýšit přivedením vyššího napěťového potenciálu na hradlo. V tomto případě se kanál rozšíří, což vede ke zvýšení proudu mezi zdrojem a odtokem.

Tranzistor MOS s kanálem typu p má podobnou strukturu, ale substrát v takovém tranzistoru je vyroben z polovodiče typu n a oblasti zdroje a kolektoru jsou vyrobeny z vysoce dotovaného polovodiče typu p.

V takovém tranzistoru s efektem pole jsou hlavními nosiči náboje kladné ionty (díry). Aby bylo možné otevřít kanál v tranzistoru s efektem pole s kanálem typu p, je nutné přivést na hradlo záporný potenciál.

Kontrola MOSFET tranzistoru digitálním multimetrem

Vezměme si například tranzistor s efektem pole s kanálem typu n IRF 640. Grafické označení takového tranzistoru a jeho pinout můžete vidět na následujícím obrázku.

Než začnete tranzistor testovat, zkratujte všechny jeho vývody k sobě, abyste odstranili případný náboj z tranzistoru.

Kontrola vestavěné diody

Nejprve byste měli připravit multimetr a uvést jej do režimu testování diod. Chcete-li to provést, nastavte přepínač režimu / limitu do polohy s obrázkem diody.

V tomto režimu ukazuje multimetr při připojení diody v propustném směru (plus zařízení k anodě, mínus zařízení ke katodě) úbytek napětí na pn přechodu diody. Když se dioda rozsvítí v opačném směru, multimetr ukazuje „1“.

Takže připojíme sondy multimetru, jak je uvedeno výše, v přímém připojení diody. Připojíme tedy červený šum (+) ke zdroji a černý šum (-) k odpadu.

Multimetr by měl vykazovat pokles napětí na přechodu řádově 0,5-0,7.

Změníme polaritu připojení vestavěné diody a multimetr, pokud dioda funguje správně, zobrazí „1“.

Kontrola činnosti tranzistoru MOSFET

Tranzistor MOS, který testujeme, má kanál typu n, proto, aby se kanál stal elektricky vodivým, je nutné použít kladný potenciál na hradlo tranzistoru vzhledem ke zdroji nebo kolektoru. V tomto případě se elektrony ze substrátu přesunou do kanálu a otvory budou vytlačeny z kanálu. V důsledku toho se kanál mezi zdrojem a kolektorem stane elektricky vodivým a proud bude protékat tranzistorem.

K otevření tranzistoru bude stačit napětí na sondách multimetru v režimu testování diod.

Černou (zápornou) sondu multimetru proto připojíme ke zdroji (neboli odtoku) a červenou dotkneme brány.

Pokud tranzistor funguje správně, pak se kanál zdroje a odvodu stane elektricky vodivým, to znamená, že se tranzistor otevře.

Nyní, když zazvoníte kanál zdroje-odvod, multimetr ukáže určitou hodnotu úbytku napětí na kanálu kvůli skutečnosti, že proud bude protékat tranzistorem.

Umístíme tedy černou sondu tranzistoru na zdroj a červenou na odtok a multimetr ukáže pokles napětí na kanálu.

Pokud změníte polaritu sond, hodnoty multimetru budou přibližně stejné.

K uzavření tranzistoru stačí přivést záporný potenciál na hradlo vzhledem ke zdroji.

Proto připojíme kladnou (červenou) sondu multimetru ke zdroji a černou sondu se dotkneme brány.

V tomto případě se pracovní tranzistor uzavře. A pokud potom zazvoníte na kanál zdroje a odvodu, multimetr ukáže pouze pokles napětí na vestavěné diodě.

Pokud je tranzistor řízen napětím z multimetru (to znamená, že se otevírá a zavírá), můžeme dojít k závěru, že tranzistor funguje.

Kontrola MOSFET s kanálem typu p se provádí podobným způsobem. S tou výjimkou, že ve všech kontrolních bodech je polarita připojení sond obrácená.

Podrobněji a jednoduše celý způsob testování tranzistoru s efektem pole jsem nastínil v následujícím videonávodu:

LÍBÍ SE ČLÁNEK? SDÍLEJTE SE SVÝMI PŘÁTELI NA SOCIÁLNÍCH SÍTÍCH!