Kontrola tranzistoru pomocí multimetru

Radioamatéři vědí, že často musí strávit spoustu času hledáním závad, které z různých důvodů vznikají v elektronických obvodech. Pokud je obvod sestaven nezávisle, pak bude poslední fází práce kontrola jeho funkčnosti. A musíte začít s výběrem známých elektronických součástek. Polovodičová zařízení jsou široce používána v amatérských rádiových návrzích. Kontrola tranzistoru a způsob testování tranzistoru pomocí multimetru jsou důležité otázky.

Typy tranzistorů

Jak se elektronika vyvíjí, objevuje se stále více druhů tohoto typu polovodičových součástek. Vznik každé nové skupiny je způsoben zvyšujícími se požadavky na provoz elektronických zařízení a jejich technické vlastnosti.

Bipolární zařízení

Bipolární polovodičové tranzistory jsou nejčastějšími prvky elektronických obvodů. I když vezmeme v úvahu konstrukci různých velkých mikroobvodů, můžeme vidět obrovské množství zástupců polovodičů tohoto typu.

Definice „bipolárního“ pochází z typů nosičů elektrického proudu, které jsou v nich přítomny. Tento proud je určen pohybem záporných a kladných nábojů v těle polovodiče.

Každá oblast třívrstvé struktury má svou vlastní kovovou svorku, pomocí které je zařízení připojeno k dalším prvkům elektronického obvodu. Tyto piny mají svá vlastní jména: emitor, báze, kolektor. Emitor a kolektor jsou vnější oblasti. Základem je vnitřní plocha.

Bipolární tranzistory tvoří dvě skupiny v závislosti na typu polovodiče. Jsou označeny „p – n – p“ a „n – p – n“ Oblasti kontaktu mezi polovodiči různých typů se nazývají „p – n“ přechody.

Základní plocha je nejtenčí. Jeho tloušťka určuje frekvenční vlastnosti zařízení, to znamená maximální frekvenci rádiového signálu, při které může tranzistor fungovat jako zesilovací prvek. Plocha kolektoru má maximální plochu, protože při vysokých proudech je nutné odvádět přebytečnou tepelnou energii pomocí externího radiátoru, aby se zabránilo přehřátí zařízení.

Ve schématech je pin emitoru označen šipkou., který určuje směr hlavního proudu zařízením. Hlavní proud je v sekci kolektor-emitor (nebo emitor-kolektor, v závislosti na směru šipky). Dochází k němu ale pouze tehdy, když v základním obvodu protéká řídicí proud. Poměr těchto proudů určuje zesilovací vlastnosti tranzistoru. Bipolární tranzistor je tedy proudové zařízení.

Tranzistory s efektem pole

Tranzistory tohoto typu se výrazně liší od bipolárních zařízení. Pokud se jedná o zařízení ovládaná slabým základním proudem určité polarity, pak polní zařízení vyžadují přítomnost řídicího napětí (elektrického pole), aby proud procházel polovodičem.

Elektrody mají názvy: brána, zdroj, odtok. A napětí, které otevírá kanál typu „n“ nebo typu „p“, je aplikováno na oblast hradla a určuje intenzitu proudu se správnou polaritou. Tato zařízení se také nazývají unipolární.

Kontrola pomocí multimetru

Tranzistory jsou aktivní prvky elektronického obvodu. Jejich provozuschopnost určuje jeho správnou funkci. Jak zkontrolovat tranzistor pomocí testeru – tato otázka je důležitá. Pokud znáte principy jeho fungování, není tento úkol obtížný.

Zařízení bipolárního typu

Jejich zapojení lze zjednodušit ve formě dvou polovodičových diod spojených proti sobě. Pro vodivostní zařízení „p – n – p“ budou katody spojeny a pro strukturu „n – p – n“ budou mít anody diod společný bod. V každém případě bude spojovacím bodem svorka základní elektrody a další dvě svorky budou emitor a kolektor.

Pro strukturu „p – n – p“ v diagramu směřuje šipka emitoru k základní svorce. V souladu s tím pro vodivost „n – p – n“ změní šipka emitoru svůj směr na opačný. Pro určení stavu polovodičového tranzistoru jsou velmi důležité informace o jeho typu, a tedy i označení jeho elektrod. Tyto informace lze získat z mnoha referenčních knih nebo z komunikace na tematických fórech.

U bipolárních vodivostních zařízení „p – n – p“ bude otevřený stav odpovídat připojení „záporné“ (černé) sondy testeru k základní svorce. „Pozitivní“ (červený) hrot je střídavě připojen ke kolektoru a emitoru. Půjde o přímé spojení „p – n“ přechodů.

V tomto případě bude odpor každého v rozsahu (600–1200) Ohmů. Přesná hodnota závisí na výrobci elektronických součástek. Odpor kolektorového přechodu bude o něco nižší než odpor emitorového přechodu.

Vzhledem k tomu, že bipolární tranzistor je prezentován ve formě back-to-back spojení dvou polovodičových diod s jednosměrnou vodivostí, při změně polarity sond odporového testeru budou v ideálním případě „p – n“ přechody normálně pracujících tranzistorů tíhnou k nekonečnu.

Stejný obrázek je třeba dodržet při měření odporu mezi svorkami emitoru a kolektoru. Navíc tato velká hodnota nezávisí na změně polarity měřicích sond. To vše platí pro pracovní tranzistory.

Proces kontroly provozuschopnosti (nebo poruchy) bipolárního polovodičového prvku pomocí multimetru sestává z následujícího:

• určení typu zařízení a jeho svorkového schématu;
• kontrola odporu jeho „p-n“ přechodů v dopředném směru;
• změna polarity sond a stanovení přechodových odporů s takovým spojením;
• kontrola odporu kolektor-emitor v obou směrech.

Určení stavu zařízení struktury „n – p – n“ se liší pouze tím, že pro přímé zapnutí přechodů je nutné připojit červený „kladný“ vodič multimetru k základní svorce a střídavě připojit černý (záporný) vodič k terminálu emitoru a kolektoru. Obrázek s hodnotami odporu pro tuto vodivost by se měl opakovat.

Příznaky vadného bipolárního tranzistoru zahrnují následující:

• „kontinuita“ přechodů „p – n“ vykazuje příliš nízké hodnoty odporu;
• Přechod „p – n“ „nezvoní“ v obou směrech.

V prvním případě můžeme hovořit o elektrickém průrazu křižovatky, nebo dokonce o zkratu.

Druhý případ ukazuje vnitřní zlom ve struktuře zařízení.

V obou případech nelze tuto instanci použít k práci v obvodu.

Tranzistory s efektem pole

Pro kontrolu funkčnosti tohoto prvku používáme stejný multimetr jako u bipolárního zařízení. Je třeba mít na paměti, že terénní pracovníci mohou být n-kanálové a p-kanálové.

Chcete-li zkontrolovat prvek prvního typu, musíte provést následující kroky:

• určit odpor sekce mozků a zdroje uzavřeného tranzistoru;
• otevřít přechod;
• určit odpor pracovníka v terénu;
• uzavřít přechod;
• Znovu změřte odpor uzavřeného tranzistoru s efektem pole.

Chcete-li určit odpor uzavřeného zařízení s n-kanálem, dotkněte se svorky „zdroj“ červeným vodičem a svorky „drain“ černým vodičem.

Polní zařízení se otevře aplikací kladného potenciálu na jeho „bránu“ (červený vodič).

Pro kontrolu otevřeného stavu tranzistoru se znovu změří odpor sekce drain-source (černý vodič – drain, červený – source). Odpor mírně otevřeného n-kanálu oproti prvnímu měření mírně klesá.

Uzavření zařízení je dosaženo aplikací záporného potenciálu na jeho „bránu“ (černý vodič multimetru). Poté se odpor sekce zdroje odtoku vrátí na původní hodnotu.

Při kontrole zařízení s p-kanálem zopakujte všechny předchozí kroky a změňte polaritu měřicích sond testeru.

Před testováním polních zařízení je nutné přijmout opatření na ochranu před účinky statického náboje, který může vnést do testovacího procesu značné potíže, nebo dokonce úplně poškodit testovaný výrobek. Mezi taková osvědčená opatření patří i pouhé dotýkání se radiátoru ústředního topení rukou. Odborníci používají náramek, který má antistatické vlastnosti.

Při testování vysoce výkonných tranzistorů tohoto typu je často možné určit přítomnost odporu, když je polovodičový kanál zcela uzavřen. To znamená, že mezi „zdroj“ a „odvod“ je zapojena ochranná dioda zabudovaná v těle zařízení. Změna polarity vodičů testeru pomáhá toto ověřit.

Kontrola zařízení v obvodu

Jak otestovat tranzistor multimetrem bez jeho odpájení, jak otestovat tranzistor s efektem pole – tyto otázky vyvstávají mezi radioamatéry poměrně často. Vyjmutí polovodičového zařízení z obvodu vyžaduje velkou péči a zkušenosti. Je nutné mít ve svém arzenálu nízkonapěťovou páječku s tenkým hrotem a náramek, který chrání před statickými výboji. Vodiče plošného spoje se mohou během provozu přehřát, nebo dokonce náhodně vzájemně zkratovat.

I když, pokud máte zkušenosti s takovou prací, je úkol zcela řešitelný. Samozřejmě musíte umět číst elektrická schémata a představit si fungování každé jeho součásti.

Hodnocení výkonu bipolárních tranzistorů s nízkým a středním výkonem se jen málo liší od kontroly těchto prvků „na stole“, kdy jsou všechny svorky zařízení v poloze přístupné pro testování.

Obtížnější je kontrola přímo v obvodu výkonových zařízení používaných v obvodech koncových stupňů zesilovačů a spínaných zdrojů. Tyto obvody obsahují prvky, které chrání tranzistory před dosažením maximálních přípustných režimů. Při kontrole stavů přechodů „p – n“ v těchto případech můžete získat naprosto nesprávné výsledky. Řešením je připájet výstup základny.

Kontrola polních zařízení může poskytnout výsledky, které jsou daleko od skutečného stavu věcí. Důvodem je přítomnost velkého počtu prvků pro korekci činnosti tranzistorů v obvodech, včetně nízkoodporových induktorů.

Stále existuje velké množství různých typů tranzistorů, k posouzení jejichž stavu je nutné použít různé speciální sondy. Ale to je téma na samostatný článek.

Pomocí multimetru můžete poměrně rychle zkontrolovat provozuschopnost tranzistoru. V tomto článku se podíváme na několik příkladů jednoduchého testování tranzistorů.

Vlastnosti testování tranzistorů

V závislosti na požadovaných vlastnostech, výrobních technologiích a účelu (SMD, výkon atd.) se tranzistory vyrábí v různých pouzdrech.

Umístění kontaktů se liší od typu pouzdra, takže pro zahájení kontroly tranzistoru je vhodné zjistit jeho bázi (pinout) v datovém listu (popis).

Je možné otestovat tranzistory bez jejich odstranění z desky?

Je vhodné zkontrolovat všechny rádiové komponenty mimo desku. Na desce mohou být další rádiové komponenty, které mohou obejít testovaný díl. Můžete však odpájet několik kontaktů nebo vodičů, které neovlivní zkušební hodnoty.

Příklad kontroly tranzistorů multimetrem

Podívejme se na pár příkladů jednoduchého testu bipolárních tranzistorů.

Co přesně se bude kontrolovat

Tranzistory lze rychle zkontrolovat z hlediska provozuschopnosti jejich pn přechodů.

Bipolární lidé mají dva. Pokud je jeden z nich vadný, znamená to, že tranzistor musí být vyměněn. Existují výjimky, pokud je uvnitř pouzdra tranzistoru bočníková dioda.

Nastavení multimetru

Pro jednoduchý test tranzistorů je vhodný jakýkoli multimetr s funkcí diodového obratle. V tomto článku multimetr DT830B. Černou sondu připojíme na „COM“ a červenou sondu na „VΩmA“. Sondy musí být zapojeny podle barev, jinak dojde při měření k záměně.

Nastavte přepínač multimetru do režimu testování diod.

Co je kontinuita diody? Jedná se o režim multimetru, ve kterém je napětí přiváděno do sond z baterie. Výsledek poklesu napětí na měřené části se zobrazí na obrazovce zařízení. Tito. Toto je režim, který měří pokles napětí.
Tímto módem diodového obratle otevřeme pn přechody tranzistorů.
V závislosti na multimetru může být režim testování diod se zvukovým upozorněním nebo bez něj.

Pokud dojde k poklesu napětí blízko nule a zařízení má zvukové upozornění, zapípá.
Aby byla zajištěna správná instalace sond a provozní režim multimetru, spojujeme sondy dohromady. Na obrazovce se zobrazí hodnoty kolem 0. To je normální, protože model nebere v úvahu pokles napětí na sondách.

Postupné testování tranzistorů pomocí multimetru

Jako příklad zvažte testování oblíbeného bipolárního tranzistoru KT315.

Jedná se o NPN tranzistor, tzn. tranzistor se zpětným vedením.
Základna KT315 je vpravo, emitor je vlevo a kolektor je uprostřed.
Chcete-li zkontrolovat jeden pn přechod tranzistoru, musíte umístit červenou sondu na kontakt p a černou sondu na kontakt n. Toto se nazývá přímé spojení pn přechodu.

KT315 npn tranzistor, plus (červená sonda) je umístěna na samotné bázi a mínus (černá sonda) je umístěna na kolektoru a emitoru v pořadí kontroly přechodů (černá sonda), ale budou mít rozdíly v měření úbytku napětí na jejich přechodech.

Podle základny KT1 umístíme červenou sondu na základnu a černou sondu na kolektor. Zařízení ukáže pokles napětí.

Pokud dáte sondy obráceně, černé na základnu a červené na kolektor, multimetr ukáže hodnotu mimo stupnici (1).

To je normální, protože pn přechod bude obrácený a jeho odpor bude tak vysoký, že na něm bude velký úbytek napětí a multimetr to nedokáže změřit.

Kontrola pn spojení základna-kolektor ukázala, že funguje.
Nyní položíme černou sondu na emitor a zkontrolujeme pn přechod báze-emitor.

Ukázalo se, že měření jsou větší než u spojení základna-kolektor. To je normální hodnota; na emitoru bude vždy vyšší úbytek napětí než na kolektoru.

Doplňková kontrola párů

Pojďme zkontrolovat dopředný bipolární tranzistor, KT361.

Jedná se prakticky o stejný tranzistor jako KT315, ale s opačnou vodivostí (pnp).

Mají stejné tělo, vlastnosti a pinout (pinout). Tranzistory jako KT361 a KT315 se nazývají komplementární. Mohou pracovat ve stejném obvodu a střídavě zesilovat signály různých polarit.

Navenek se liší ve značení. U KT361G je písmeno uprostřed, u KT315B je vlevo.
To znamená, že kontrola multimetrem je podobná jako u KT315, pouze sondy jsou opačné. Černou sondu nasadíme na základnu, červenou na rozdělovač. Přechod je správný.

Černá sonda pro základnu, červená pro emitor. Spojení báze-emitor je také v pořádku.

Příklad vadného bipolárního tranzistoru

Nyní zkusme zkontrolovat tranzistor, který selhal v obvodu.
Jedná se o stejný KT315 jako výše v článku.

Zkontrolujeme přechod základního kolektoru.

Multimetr ukazuje prakticky nulový úbytek napětí. Křižovatka je zcela zničena tepelným průrazem.
Nyní zkontrolujeme přechod báze-emitor.

Multimetr ukazuje 1. Tento indikátor znamená, že se jedná buď o limit měření, nebo o přerušení. Přechod základna-kolektor je již poškozený a z funkčního KT315 víme, že takové hodnoty ukazovat nemůže. Tento tranzistor je zcela vadný. Navíc nezáleží na tom, jak připojíte sondy ke kontaktům, pn přechody tranzistoru jsou zničeny.

Jak jinak můžete testovat tranzistory kromě multimetru?

Multimetr nemusí být pro měření vždy vhodný a někdy lze i bez měření pochopit, že testovaný díl je zcela mimo provoz.

Vizuální diagnostika

Často zůstávají stopy na tranzistorech, zejména výkonových (které pracují v silových obvodech), když dojde k poruchám. Jsou stejné jako u mikroobvodů – třísky, praskliny, stopy sazí nebo otvory na skříni. Takové tranzistory jsou s největší pravděpodobností již vadné a diagnostická měření to potvrdí.

Rychlá kontrola pomocí testerů ESR

Pomocí ESR testerů můžete zkontrolovat tranzistory ještě rychleji.

Tak proč to kontrolovat multimetrem? Někdy je to opravdu rychlejší, navíc tranzistory mají různá pouzdra a ne vždy bude vhodné je zkontrolovat pomocí ESR testerů. Nějaký KT315 ano, ale malý SMD tranzistor už je problematický, sondy budete muset zapojit do patice zařízení.