Как проверить работоспособность транзистора с помощью тестера: Как проверить транзистор мультиметром: инструкции, фото, видео

Содержание

Как проверить транзистор мультиметром: инструкции, фото, видео

Транзистор — радиокомпонент различных схем. Электронику сложно представить без такого маленького, но очень важного элемента, который, к сожалению, часто ломается. Проверить его работоспособность легко с помощью всем известного измерительного устройства. Из этой статьи вы узнаете, как проверить транзистор мультиметром, и сможете сделать это своими руками.

Первые шаги

Первое, что нужно сделать, — определить характеристики транзистора и его тип. Помогает в этом обычная маркировка. Вбейте её в браузер и найдете техническое описание, в котором содержится информация о типе, цоколевке и т.п. Иное название технической документации от производителя — даташит, поэтому не пугайтесь, если встретите такое слово. И не переживайте, если даташит будет на другом языке, необходимые обозначения вы сможете распознать. В крайнем случае — онлайн-переводчик вам в помощь.

После того, как становится понятно, что за элемент пред вами, необходимо его выпаять. О том, как прозвонить транзистор мультиметром не выпаивая и можно ли это сделать, мы расскажем ниже.

Транзисторы разделяются на несколько типов, поэтому ход проверки каждого из них немного отличается. Мы рассмотрим каждый вариант.

Как проверить мультиметром работоспособность биполярного транзистора

Посмотрим на определение: биполярный транзистор – полупроводниковая деталь, которая состоит из трех чередующихся областей полупроводника с разным типом проводимости (р-п-р или п-р-п) с выводом от каждой области.

То есть у такого транзистора 3 отвода: коллектор, эмиттер, база. На последний подаётся несильный ток, изменяющий сопротивление на участке эмиттер-коллектор. В результате этого процесса меняется протекающий ток. Он “бежит” в едином направлении, определяемом разновидностью перехода.

Есть 2 p-n перехода:

  1. Обратная проводимость или n-p-n.
  2. Прямая или p-n-p.

Посмотрите видео, как определить транзистор мультиметром:

С проверкой мультиметром транзистора биполярного затруднений нет. Проще всего описать pn как более привычный для электриков диод, за счет чего системы pnp и npn приобретают такой вид:

Подготовка к измерению

Перед началом измерений нужно:

  1. Расставить щупы по своим местам. Советуем внимательно изучить инструкцию к мультиметру, чтобы знать, какое гнездо для чего предназначено. Обычно для черного щупа предназначено отверстие с надписью «СОМ», а для красного «VΩmA». Если на вашем мультиметре есть такие гнёзда, подключаем.
  2. Выбираем нужную функцию: проверка сопротивления. Во втором случае можно поставить предел 2кОм. Режим проверки сопротивления, по сути, — омметр. Поэтому, если вы ищите, как проверить транзистор омметром, но у вас нет отдельно такого прибора, смело используйте мультиметр с данной функцией.

Измерение

Теперь можно начинать проверку. Сначала протестируем проводимость pnp:

  1. Наконечник черного провода соединить с выводом «Б», красного с «Э».
  2. Посмотреть на экран тестера. Значения от 0,6 до 1,3 кОм указывают на нормальную работоспособность.
  3. Так же проверить значения между выводами «Б» и «К». Нормальные значения находятся в тех же пределах.

Если на каком-то из этих этапов или на обоих вы видите минимальное значение, это указывает на пробой.

Как омметром проверить исправность транзистора дальше:

  1. Поменять полярность, то есть переставить щупы.
  2. Провести повторное тестирование. Если с транзистором всё в порядке, вы увидите сопротивление, которое стремится к минимуму. Если видите 1, это значит, что тестируемая величина выше возможностей элемента, то есть в цепочке обрыв, придётся менять транзистор.

Теперь будем проверять транзистор обратной проводимости. Для этого:

  1. Присоединить алый провод к «Б».
  2. Протестировать сопротивление другим наконечником. Для этого по очереди прикоснитесь к «К» и «Э». Полученные цифры должны быть на минимуме.
  3. Изменить полярность.
  4. Провести повторное тестирование. Если вы видите показания 0,6 до 1,3 кОм, всё в порядке.

Вкратце суть проверки транзистора омметром показана на картинке:

Как проверить мультиметром полевой транзистор

Полезное видео о том, как прозванивать транзисторы мультиметром:

Такой элемент считается полупроводниковым полностью управляемым ключом. Управление осуществляется электрическим полем, в чем и заключается отличительная особенность таких элементов от биполярных, управляемых током. Электрополе формируется под действием напряжение, которое приложено к затвору относительно истока.

Полевые транзисторы также называются униполярными («УНО» — один). В соответствии с видом канала ток выполняется лишь одним типом носителей: дырками или электронами. Такие элементы разделяются на:

  1. Элементы с управляющим p-n-переходом. Рабочие выводы присоединяются к полупроводниковой пластинке p- или n-типа.
  2. С изолированным затвором.

Чтобы протестировать полевой транзистор, нужно присоединить щупы нашему измерителю так же, как при измерении биполярных транзисторов. После этого выбираем режим прозвонки.

Инструкция проверки элемента n-типа:

  1. Черным кабелем прикасаемся до «с», красным до «и».
  2. Смотрим на показания сопротивления встроенного диода. Запомните или запишите значение.
  3. Открываем переход, то есть красный кабель должен дотронуться до отвода «з».
  4. Повторно делаем измерение из первого пункта. Значение должно уменьшиться — это указывает на то, что полевик частично открылся.
  5. Закрываем компонент, то есть присоединяем черный кабель к «з».
  6. Проделываем пункт первый и смотрим на дисплей. Должно быть исходное значение — это указывает на закрытие, то есть элемент работоспособен.

Чтобы проверить элементы p-типа, проделайте всё так же, но прежде измените полярность щупов.

Теперь вы знаете, как прозвонить транзистор мультиметром.

Стоит отметить, что биполярные транзисторы с изолированным затвором, нужно проверять по вышеописанной схеме для полевого устройства. Учитывайте, что сток и исток — это коллектор и эмиттер.

Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая

Если вы думаете, как проверить транзистор мультиметром на плате, то помните, что таким способом могут определяться только биполярные элементы. Но мы советуем вам и этого не делать, потому что в некоторых случаях p-n переход детали шунтируется низкоомным сопротивлением. Из-за этого результат вряд ли будет точным. Значит, выпаивание — это необходимость.

Это тот минимум, который вам нужно было узнать о проверке транзистора мультиметром не выпаивая.

Мы надеемся, что наша статья была вам полезна. Заглядывайте и в другие материалы нашего блога. Мы припасли для вас много важной информации!

Желаем безопасных и точных измерений!

Вопрос — ответ

Вопрос: Как прозвонить транзистор цифровым мультиметром?

Ответ: Первое, что нужно сделать, — определить характеристики транзистора и его тип. Помогает в этом обычная маркировка. Транзисторы разделяются на несколько типов, поэтому ход проверки каждого из них немного отличается.

 

Вопрос: Как правильно проверить транзистор мультиметром не выпаивая?

Ответ: Таким способом можно протестировать только биполярные элементы. Но и этого лучше не делать, потому что в некоторых случаях p-n переход детали шунтируется низкоомным сопротивлением. Из-за этого результат вряд ли будет точным.

 

Вопрос: Как можно определить полевой транзистор мультиметром?

Ответ: Чтобы протестировать полевой транзистор, нужно подключить щупы к нашему измерителю так же, как при измерении биполярных транзисторов. После этого выбрать режим прозвонки и присоединять кабели в определенном порядке.

 

Вопрос: Как точнее проверить исправность транзистора мультиметром?

Ответ: Многое зависит от вида транзистора. Мультиметром можно протестировать биполярные и полевые транзисторы. В первом случае можно проверять обратную и прямую проводимость. Для тестирования pnp нужно наконечник черного провода соединить сначала с выводом «Б», красного с «Э».

 

Вопрос: Как проверить транзистор с помощью омметра?

Ответ: Омметр измеряет сопротивление. Вам не обязательно иметь такой прибор, достаточно использовать мультиметр с функцией омметра. Правильное использование заключается в расстановке щупов, выборе режима омметра. Затем нужно правильно соединять провода с транзистором.

 

Как проверить транзистор?

Проверка транзистора цифровым мультиметром

Занимаясь ремонтом и конструированием электроники, частенько приходится проверять транзистор на исправность.

Рассмотрим методику проверки биполярных транзисторов обычным цифровым мультиметром, который есть практически у каждого начинающего радиолюбителя.

Несмотря на то, что методика проверки биполярного транзистора достаточно проста, начинающие радиолюбители порой могут столкнуться с некоторыми трудностями.

Об особенностях тестирования биполярных транзисторов будет рассказано чуть позднее, а пока рассмотрим самую простую технологию проверки обычным цифровым мультиметром.

Для начала нужно понять, что биполярный транзистор можно условно представить в виде двух диодов, так как он состоит из двух p-n переходов. А диод, как известно, это ничто иное, как обычный p-n переход.

Вот условная схема биполярного транзистора, которая поможет понять принцип проверки. На рисунке p-n переходы транзистора изображены в виде полупроводниковых диодов.

Устройство биполярного транзистора p-n-p структуры с помощью диодов изображается следующим образом.

Как известно, биполярные транзисторы бывают двух типов проводимости: n-p-n и p-n-p. Этот факт нужно учитывать при проверке. Поэтому покажем условный эквивалент транзистора структуры n-p-n составленный из диодов. Этот рисунок нам понадобиться при последующей проверке.

Транзистор со структурой n-p-n в виде двух диодов.

Суть метода сводиться к проверке целостности этих самых p-n переходов, которые условно изображены на рисунке в виде диодов. А, как известно,

диод пропускает ток только в одном направлении. Если подключить плюс (+) к выводу анода диода, а минус (-) к катоду, то p-n переход откроется, и диод начнёт пропускать ток. Если проделать всё наоборот, подключить плюс (+) к катоду диода, а минус (-) к аноду, то p-n переход будет закрыт и диод не будет пропускать ток.

Если вдруг при проверке выясниться, что p-n переход пропускает ток в обоих направлениях, то значит он «пробит». Если же p-n переход не пропускает ток ни в одном из направлений, то значит переход в «обрыве». Естественно, что при пробое или обрыве хотя бы одного из p-n переходов транзистор работать не будет.

Обращаем внимание, что условная схема из диодов необходима лишь для более наглядного представления о методике проверки транзистора. В реальности транзистор имеет более изощрённое устройство.

Функционал практически любого мультиметра поддерживает проверку диода. На панели мультиметра режим проверки диода изображается в виде условного изображения, который выглядит вот так.

Думаю, уже понятно, что проверять транзистор мы будем как раз с помощью этой функции.

Небольшое пояснение. У цифрового мультиметра есть несколько гнёзд для подключения измерительных щупов. Три, а то и больше. При проверке транзистора необходимо минусовой щуп (чёрный) подключить к гнезду COM (от англ. слова common – «общий»), а плюсовой щуп (красный) в гнездо с обозначением буквы омега Ω, буквы V и, возможно, других букв. Всё зависит от функционала прибора.

Почему я так подробно рассказываю о том, как подключать измерительные щупы к мультиметру? Да потому, что щупы можно элементарно перепутать и подключить чёрный щуп, который условно считается «минусовым» к гнезду, к которому нужно подключить красный, «плюсовой» щуп. В итоге это вызовет неразбериху, и, как следствие, ошибки. Будьте внимательней!

Теперь, когда сухая теория изложена, перейдём к практике.

Какой мультиметр будем использовать?

В качестве мультиметра использовался многофункциональный мультитестер Victor VC9805+, хотя для измерений подойдёт любой цифровой тестер, вроде всем знакомых DT-83x или MAS-83x. Такие мультиметры можно купить не только на радиорынках, магазинах радиодеталей, но и в магазинах автозапчастей. Подходящий мультиметр можно купить в интернете, например, на Алиэкспресс.

Вначале проведём проверку кремниевого биполярного транзистора отечественного производства КТ503. Он имеет структуру n-p-n. Вот его цоколёвка.

Для тех, кто не знает, что означает это непонятное слово цоколёвка, поясняю. Цоколёвка — это расположение функциональных выводов на корпусе радиоэлемента. Для транзистора функциональными выводами соответственно будут коллектор (К или англ.- С), эмиттер (Э или англ.- Е), база (Б или англ.- В).

Сначала подключаем красный (+) щуп к базе транзистора КТ503, а чёрный (-) щуп к выводу коллектора. Так мы проверяем работу p-n перехода в прямом включении (т. е. когда переход проводит ток). На дисплее появляется величина пробивного напряжения. В данном случае оно равно 687 милливольтам (687 мВ).

Далее не отсоединяя красного щупа от вывода базы, подключаем чёрный («минусовой») щуп к выводу эмиттера транзистора.

Как видим, p-n переход между базой и эмиттером тоже проводит ток. На дисплее опять показывается величина пробивного напряжения равная 691 мВ. Таким образом, мы проверили переходы Б-К и Б-Э при прямом включении.

Чтобы удостовериться в исправности p-n переходов транзистора КТ503 проверим их и в, так называемом, обратном включении. В этом режиме p-n переход ток не проводит, и на дисплее не должно отображаться ничего, кроме «1». Если на дисплее единица «1», то это означает, что сопротивление перехода велико, и он не пропускает ток.

Чтобы проверить p-n переходы Б-К и Б-Э в обратном включении, поменяем полярность подключения щупов к выводам транзистора КТ503. Минусовой («чёрный») щуп подключаем к базе, а плюсовой («красный») сначала подключаем к выводу коллектора…

…А затем, не отключая минусового щупа от вывода базы, к эмиттеру.

Как видим из фотографий, в обоих случаях на дисплее отобразилась единичка «1», что, как уже говорилось, указывает на то, что p-n переход не пропускает ток. Так мы проверили переходы Б-К и Б-Э в обратном включении.

Если вы внимательно следили за изложением, то заметили, что мы провели проверку транзистора согласно ранее изложенной методике. Как видим, транзистор КТ503 оказался исправен.

Пробой P-N перхода транзистора.

В случае если какой либо из переходов (Б-К или Б-Э) пробиты, то при их проверке на дисплее мультиметра обнаружиться, что они в обоих направлениях, как в прямом включении, так и в обратном, показывают не пробивное напряжение p-n перехода, а сопротивление. Это сопротивление либо равно нулю «0» (будет пищать буззер), либо будет очень мало.

Обрыв P-N перехода транзистора.

При обрыве, p-n переход не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном направлении – на дисплее в обоих случаях будет «1». При таком дефекте p-n переход как бы превращается в изолятор.

Проверка биполярных транзисторов структуры p-n-p проводится аналогично. Но при этом необходимо сменить полярность подключения измерительных щупов к выводам транзистора. Вспомним рисунок условного изображения транзистора p-n-p в виде двух диодов. Если забыли, то гляньте ещё раз и вы увидите, что катоды диодов соединены вместе.

В качестве образца для наших экспериментов возьмём отечественный кремниевый транзистор КТ3107 структуры p-n-p. Вот его цоколёвка.

В картинках проверка транзистора будет выглядеть так. Проверяем переход Б-К при прямом включении.

Как видим, переход исправен. Мультиметр показал пробивное напряжение перехода – 722 мВ.

То же самое проделываем и для перехода Б-Э.

Как видим, он также исправен. На дисплее – 724 мВ.

Теперь проверим исправность переходов в обратном направлении – на наличие «пробоя» перехода.

Переход Б-К при обратном включении…

Переход Б-Э при обратном включении.

В обоих случаях на дисплее прибора – единичка «1». Транзистор исправен.

Подведём итог и распишем краткий алгоритм проверки транзистора цифровым мультиметром:

  • Определение цоколёвки транзистора и его структуры;

  • Проверка переходов Б-К и Б-Э в прямом включении с помощью функции проверки диода;

  • Проверка переходов Б-К и Б-Э в обратном включении (на наличие «пробоя») с помощью функции проверки диода;

При проверке необходимо помнить о том, что кроме обычных биполярных транзисторов существуют различные модификации этих полупроводниковых компонентов. К таковым можно отнести составные транзисторы (транзисторы Дарлингтона), «цифровые» транзисторы, строчные транзисторы (так называемые «строчники») и т.д.

Все они имеют свои особенности, как, например, встроенные защитные диоды и резисторы. Наличие этих элементов в структуре транзистора порой усложняют их проверку с помощью данной методики. Поэтому прежде чем проверить неизвестный вам транзистор желательно ознакомиться с документацией на него (даташитом). О том, как найти даташит на конкретный электронный компонент или микросхему, я рассказывал здесь.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

NPN, PNP без выпаивания с платы

Ни одна современная схема не обходится без полупроводниковых приборов. Самый распространённый из них — транзистор и именно он часто выходит из строя. Тому причиной — перепады напряжения, которые есть в наших сетях, нагрузки и т. д. Рассмотрим два способа позволяющие проверить исправность транзистора при помощи мультиметра. 

Содержание статьи

Необходимый минимум сведений

Чтобы понять исправен биполярный транзистор или нет, нам необходимо знать хотя бы в самых общих чертах, как он устроен и работает. Это активный электронный компонент, который является полупроводниковым прибором. Есть два основных вида — NPN и PNP. Каждый из них имеет три электрода: база, эмиттер и коллектор.

Виды транзисторов и принцип работы

Коротко сформулировать принцип работы транзисторов можно таким образом, это управляемый электронный ключ. Он пропускает ток по направлению от коллектора к эмиттеру в случае NPN типа и от эмиттера к коллектору у PNP, при наличии напряжения на базе. Причём изменяя потенциал на базе, меняем степень «открытости» перехода, регулируя величину пропускаемого тока. То есть, если на базу подавать больший ток, имеем больший ток коллектор-эмиттер, уменьшим потенциал на базе, снизим ток, протекающий через транзистор.

Ещё важно знать, это то, что в обратном направлении ток течь не может. И неважно, есть потенциал на базе или нет. Он всегда течёт в направлении, на схеме указанном стрелкой. Собственно, это вся информация, которая нам нужна, чтобы знать как работает транзистор.

Цоколевка

У биполярных транзисторов средней и большой мощности цоколевка одинаковая в основном, слева направо — эмиттер, коллектор, база. У транзисторов малой мощности лучше проверять. Это важно, так как при определении работоспособности, эта информация нам понадобится.

Внешний вид биполярного транзистора средней мощности и его цоколевка

То есть, если вам необходимо определить рабочий или нет биполярный транзистор, нужно искать его цоколевку. Хотите убедиться или не знаете, где «лицо», то ищите информацию в справочнике или наберите на компьютере «имя» вашего полупроводникового прибора и добавьте слово «даташит». Это транслитерация с английского Datasheet, что переводится как «технические данные». По этому запросу вам в выдаче будет перечень характеристик прибора и его цоколёвка.

Как проверить транзистор мультиметром со встроенной функцией

Начнём с того, что есть мультиметры с функцией проверки работоспособности транзистора и определения коэффициента усиления. Их можно опознать по наличию характерного блока на лицевой панели. В ней есть гнездо под установку транзистора, круглая цветная пластиковая вставка с отверстиями под ножки полупроводникового прибора. Цвет вставки может быть любым, но обычно, он выделяется.

Первым делом переводим переключатель диапазонов (большую ручку) в соответствующее положение. Опознать режим можно по надписи — hFE. Перед тем как проверить транзистор мультиметром, определяемся с типом NPN или PNP.

Мультиметр с функцией проверки транзисторов

Далее рассматриваем разъёмы, в которые надо вставлять электроды. Они подписаны латинскими буквами: E — эмиттер, B — база, C — коллектор. В соответствии с надписями, ставим выводы полупроводникового элемента в гнёзда. Через несколько мгновений на экране высвечивается результат измерений, это коэффициент усиления транзистора. Если прибор неисправен, показаний не будет, транзистор неисправен.

Как видите, проверить рабочий транзистор или нет мультиметром со встроенной функцией проверки просто. Вот только в гнёзда нормально вставляются далеко не все электроды. Удобно устанавливать транзисторы с тонкими выводами S9014, S8550, КТ3107, КТ3102. У больших, надо пинцетом или плоскогубцами менять форму выводов, ну а транзистор на плате так не проверишь. В некоторых случаях проще проверить переходы транзистора в режиме прозвонки и определить его исправность.

Проверка на плате

Чтобы проверить транзистор мультиметром не выпаивая или нужен мультиметр с функцией прозвонки диодов. Переключатель переводим в это положение, подключение щупов стандартное: чёрный в общее звено (COM или со значком земли), красный — в среднее (гнездо для измерения сопротивления, тока, напряжения).

Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая

Чтобы понять принцип проверки, надо вспомнить структуру биполярных транзисторов. Как уже говорили, они бывают двух типов: PNP и  NPN. То есть это три последовательные области с двумя переходами, объединёнными общей областью — базой.

Строение биполярного транзистора и как его можно представить, чтобы понять как его будем проверять

Условно, мы можем представить этот прибор как два диода. В случае с PNP типом они включены навстречу друг другу, у NPN — в зеркальном отражении. Это представление на картинке в правом столбике и ни в коем случае не отображает устройство этого полупроводникового прибора, но поясняет, что мы должны увидеть при прозвонке.

Проверка биполярного транзистора PNP типа

Итак, начнём с проверки биполярника PNP типа. Вот что у нас должно получиться:

  • Если подать на базу плюс (красный щуп), на эмиттер или коллектор — минус (чёрный щуп), должно быть бесконечно большое сопротивление. В этом случае диоды закрыты (смотрим на эквивалентной схеме).
  • Если подаём на базу минус (чёрный щуп), а на эмиттер или коллектор плюс (красный щуп), видим ток от 600 до 800 мВ. В этом случае получается, что переход открыт.

    Проверка биполярного PNP транзистора мультиметром

  • Если щупами касаемся эмиттера и коллектора, показаний никаких нет, в обеих вариантах переходы оказываются запертыми.

Итак, PNP транзистор будет открыт только тогда, когда плюс подаётся на эмиттер или коллектор. Если во время испытаний есть хоть какие-то отклонения, элемент неработоспособен.

Тестируем исправность NPN транзистор

Как видим, в NPN приборе ситуация будет другой. Практически она диаметрально противоположна:

  • Если подать на базу плюс (красный щуп), а на эмиттер или коллектор минус, переход будет открыт, на экране высветятся показания — от 600 до 800 мВ.
  • Если поменять местами щупы: плюс на коллектор или эмиттер, минус на базу — переходы заперты, тока нет.
  • При прикосновении щупами к эмиттеру и коллектору тока по-прежнему быть не должно.

 

Проверка работоспособности биполярного NPN транзистора мультиметром

Как видим, этот прибор работает в противоположном направлении. Для того чтобы понять, рабочий транзистор или нет, необходимо знать его тип. Только так можем проверить транзистор мультиметром не выпаивая его с платы.

И ещё раз обращаем ваше внимание, картинки с диодами никак не отображают устройство этого полупроводникового прибора. Они нужны только для понимания того, что мы должны увидеть при проверке переходов. Так проще запомнить, и понимать показания на экране мультиметра.

Как определить базу, коллектор и эмиттер

Иногда бывают ситуации, когда нет под рукой справочника и возможности найти цоколёвку в интернете, а надпись на корпусе транзистора стала нечитаемой. Тогда, пользуясь схемами с диодами, можно опытным путём найти базу и определить тип прибора.

Строение биполярного транзистора и как его можно представить чтобы понять как его будем проверять

Путём перебора ищем положение щупов, при котором «звонятся» все три электрода. Тот вывод, относительно которого появляются показания на двух других и будет базой. Потому, плюс или минус подан на базу определяем тип, PNP или NPN. Если на базу подаём плюс — это NPN тип, если минус — это PNP.

Чтобы определить, где эмиттер,а где коллектор, надо сравнить показания мультиметра при измерении. На эмиттере ток всегда больше. Так и найдём опытным путём базу, эмиттер и коллектор.

Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая

Как проверить биполярный транзистор мультиметром

Существует множество приборов для проверки любых типов транзисторов. Ими можно проверить не только исправность транзистора, но и подобрать необходимый коэффициент усиления h31э.

Проверка транзистора

Однако для ремонта бытовой техники и электроники вполне достаточно одного мультиметра. Чтобы понять сам процесс проверки транзистора, нелишне будет знать, что такое транзистор и как он работает. Транзистор можно представить как два встречно включенных диода имеющих p-n переходы. Для p-n-p транзисторов эквивалентная схема выглядит как два диода включенных катодами друг к другу, а для n-p-n структуры диоды включены анодами друг к другу.

Эквивалентные схемы транзисторов

Так можно представить себе упрощенный эквивалентный вариант транзистора. В двух словах о принципе работы транзистора. При подаче переменного сигнала на базу транзистора (общий конец соединения диодов) меняется сопротивление переходов коллектор — база и эмиттер – база. Соответственно и общее сопротивление переходов меняется по закону входного сигнала. Постоянное напряжение источника питания, приложенное к коллектору и эмиттеру, будет также меняться по закону входного сигнала.

Но напряжение источника питания, приложенное к переходу эмиттер — коллектор транзистора значительно больше сигнала поступающего на базу. Выходной сигнал снимается с выводов эмиттера и коллектора. Так работает транзистор в режиме усиления. В ключевом режиме на базу подаётся минимальный сигнал, при котором транзистор закрыт и максимальный сигнал, который полностью открывает транзистор.

Как проверить p-n-p транзистор мультиметром

Биполярные транзисторы могут быть с прямой проводимости p-n-p и обратной проводимостью n-p-n. На схеме проводимость p-n-p переходов обозначается стрелкой по направлению к базе, а n-p-n переходы отражаются стрелкой указывающей направление от базы. Для проверки транзистора на мультиметре выбирают предел измерения сопротивления 2000 Ом или “прозвонку”.

Находим обратное сопротивление переходов

Минус мультиметра прикладывают к базе транзистора, а плюс поочередно к выводам коллектора и эмиттера. Нормальное сопротивление перехода будет в пределах 400 — 1200 Ом. Чтобы проверить переходы коллектор — база и эмиттер — база на обратное сопротивление, плюс мультиметра прикладывают к базе, а минусы к эмиттеру и коллектору по очереди.

Обратное сопротивление коллектора и эмиттера должно быть большим, и мультиметр будет показывать “1”. Чтобы проверить транзистор с обратной полярностью n-p-n, к базе прикладывают плюс мультиметра, а в остальном методика такая же, как и при проверке полярности p-n-p. Этим же методом можно проверить работоспособность транзисторов, не выпаивая с платы.

Иногда переходы транзистора в схеме могут быть шунтированы небольшим сопротивлением. Тогда лучше отпаять базу или весь транзистор, так как показания мультиметра при проверке на целостность элемента будут неверными. Если переходы транзистора в обоих направлениях показывают ноль или близкое к нему, то это указывает на пробой переходов, а показания “1” на мультиметре говорят об обрыве переходов.

Как найти цоколевку транзистора мультиметром

Расположение выводов (цоколевка) транзистора можно найти по справочнику или по типу транзистора в интернете. Определить расположение выводов можно и мультиметром. Для этого плюс мультиметра прикладывают к правому выводу транзистора, а минус к среднему и левому контакту.

Как найти эмиттер и коллектор

Допустим, что сопротивление в обоих измерениях составило бесконечность. Получается, что мы нашли обратное сопротивление двух переходов n-p-n. Таким образом, мы попали на базу. Для нахождения коллектора и эмиттера минусом становятся на базу, а плюсом касаемся двух оставшихся выводов по очереди.

На дисплее отобразились значения сопротивлений переходов 816 Ом и 807 Ом. Вывод с сопротивлением 807 Ом будет коллектором, потому что переход база — коллектор имеет меньше значение сопротивления, чем переход база — эмиттер. Существуют так же транзисторы средней и большой мощности, у них коллектор соединен с корпусом или с металлической пластиной, предназначенной для рассеивания тепла.

Как проверить мощный биполярный транзистор и его цоколевку!!!

Как проверить транзистор простым мультиметром

Как проверить состояние транзистора, используя самый обычный мультиметр?

Ситуация: у вас есть мультиметр и транзистор, как же проверить работоспособность последнего? Некоторые скажут что это никак не сделать, если у прибора нет функции измерения коэффициента усиления транзистора. Но все не так плохо! Ведь если у измерителя есть функция диодного тестирования или же функция измерения сопротивления, то транзистор можно проверить и обычной, самой дешевой моделью.

Но стоит уточнить, что проверить можно только биполярные транзисторы. Способ проверки полевых транзисторов несколько отличаются и об их реализации мы поговорим позже. Итак, будем проверять биполярные транзисторы используя мультиметры.

От слова к делу

Ну вот и настал момент проверки транзистора. Берем транзистор, измеритель и начинаем. Переключаемся в режим диодного теста. Известно, что биполярный транзистор работает как два диода, а раз так, нам просто нужно найти базу и дело за малым, но обо всем подробнее.

  • Итак, включаем прибор, устанавливаем щупы и ставим режим диодного теста или измерения сопротивления.
  • Далее, начинаем касаться щупами контактов транзистора. Поставьте красный щуп на центральный контакт, а черным прикасайтесь к крайним контактам. Если мультиметр показывает падение напряжения на крайних контактах, значит, у вас NPN биполярный транзистор. Для проверки PNP транзисторов нужно касаться красным щупом крайних выводов, а на центральном выводе оставить черный щуп.
  • Если падение напряжения у NPN транзистора приблизительно одинаково и собственно вообще присутствует, значит транзистор исправен. При прикосновении красного щупа к крайним выводам транзистора падение напряжения будет наблюдаться на центральном — PNP транзистор исправен.
Вот собственно и весь способ.

Если нет функции тестирования диодов, необходимо использовать функцию измерения сопротивления, которой обладают все мультиметры. В любом случае, если транзистор исправен, от базы к коллектору или эмиттеру будет проходить ток, а вот в обратном направлении не будет. Если же ток будет проходить в обоих направлениях — транзистор неисправен. При этом неисправным может быть как один переход, так и два сразу.

Опубликовано: 2021-09-13 Обновлено: 2021-09-13

Автор: Магазин Electronoff

Поделиться в соцсетях

Как проверить транзистор мультиметром

Опытные электрики и электронщики знают, что для полной проверки транзисторов существуют специальные пробники.

С помощью них можно не только проверить исправность последнего, но и его коэффициент усиления — h31э.

Необходимость наличия пробника

Пробник действительно нужный прибор, но, если вам необходимо просто проверить транзистор на исправность вполне подойдет и мультиметр.

Устройство транзистора

Прежде, чем приступить к проверке, необходимо разобраться что из себя представляет транзистор.

Он имеет три вывода, которые формируют между собой диоды (полупроводники).

Каждый вывод имеет свое название: коллектор, эмиттер и база. Первые два вывода p-n переходами соединяются в базе.

Один p-n переход между базой и коллектором образует один диод, второй p-n переход между базой и эмиттером образует второй диод.

Оба диода подсоединены в схему встречно через базу, и вся эта схема представляет собой транзистор.

Читайте также:

Ищем базу, эмиттер и коллектор на транзисторе

Как сразу найти коллектор.

Чтобы сразу найти коллектор нужно выяснить, какой мощности перед вами транзистор, а они бывают средней мощности, маломощные и мощные.

Транзисторы средней мощности и мощные сильно греются, поэтому от них нужно отводить тепло.

Делается это с помощью специального радиатора охлаждения, а отвод тепла происходит через вывод коллектора, который в этих типах транзисторов расположен посередине и подсоединен напрямую к корпусу.

Получается такая схема передачи тепла: вывод коллектора – корпус – радиатор охлаждения.

Если коллектор определен, то определить другие выводы уже будет не сложно.

Бывают случаи, которые значительно упрощают поиск, это когда на устройстве уже есть нужные обозначения, как показано ниже.

Производим нужные замеры прямого и обратного сопротивления.

Однако все равно торчащие три ножки в транзисторе могу многих начинающих электронщиков ввести в ступор.

Читайте также:

Как же тут найти базу, эмиттер и коллектор?

Без мультиметра или просто омметра тут не обойтись.

Итак, приступаем к поиску. Сначала нам нужно найти базу.

Берем прибор и производим необходимые замеры сопротивления на ножках транзистора.

Берем плюсовой щуп и подсоединяем его к правому выводу. Поочередно минусовой щуп подводим к среднему, а затем к левому выводам.

Между правым и среднем у нас, к примеру, показало 1 (бесконечность), а между правым и левым 816 Ом.

Эти показания пока ничего нам не дают. Делаем замеры дальше.

Теперь сдвигаемся влево, плюсовой щуп подводим к среднему выводу, а минусовым последовательно касаемся к левому и правому выводам.

Опять средний – правый показывает бесконечность (1), а средний левый 807 Ом.

Это тоже нам ничего не говорить. Замеряем дальше.

Теперь сдвигаемся еще левее, плюсовой щуп подводим к крайнему левому выводу, а минусовой последовательно к правому и среднему.

Если в обоих случаях сопротивление будет показывать бесконечность (1), то это значит, что базой является левый вывод.

А вот где эмиттер и коллектор (средний и правый выводы) нужно будет еще найти.

Теперь нужно сделать замер прямого сопротивления. Для этого теперь делаем все наоборот, минусовой щуп к базе (левый вывод), а плюсовой поочередно подсоединяем к правому и среднему выводам.

Запомните один важный момент, сопротивление p-n перехода база – эмиттер всегда больше, чем p-n перехода база – коллектор.

В результате замеров было выяснено, что сопротивление база (левый вывод) – правый вывод равно 816 Ом, а сопротивление база – средний вывод 807 Ом.

Значит правый вывод — это эмиттер, а средний вывод – это коллектор.

Итак, поиск базы, эмиттера и коллектора завершен.

Читайте также:

Как проверить транзистор на исправность

Чтобы проверить транзистор мультиметром на исправность достаточным будет измерить обратное и прямое сопротивление двух полупроводников (диодов), чем мы сейчас и займемся.

В транзисторе обычно существуют две структуру перехода p-n-p и n-p-n.

P-n-p – это эмиттерный переход, определить это можно по стрелке, которая указывает на базу.

Стрелка, которая идет от базы указывает на то, что это n-p-n переход.

P-n-p переход можно открыть с помощью минусовое напряжения, которое подается на базу.

Выставляем переключатель режимов работы мультиметра в положение измерение сопротивления на отметку «200».

Черный минусовой провод подсоединяем к выводу базы, а красный плюсовой по очереди подсоединяем к выводам эмиттера и коллектора.

Т.е. мы проверяем на работоспособность эмиттерный и коллекторный переходы.

Показатели мультиметра в пределах от 0,5 до 1,2 кОм скажут вам, что диоды целые.

Теперь меняем местами контакты, плюсовой провод подводим к базе, а минусовой поочередно подключаем к выводам эмиттера и коллектора.

Настройки мультиметра менять не нужно.

Последние показания должны быть на много больше, чем предыдущие. Если все нормально, то вы увидите цифру «1» на дисплее прибора.

Это говорит о том, что сопротивление очень большое, прибор не может отобразить данные выше 2000 Ом, а диодные переходы целые.

Преимущество данного способа в том, что транзистор можно проверить прямо на устройстве, не выпаивая его оттуда.

Хотя еще встречаются транзисторы где в p-n переходы впаяны низкоомные резисторы, наличие которых может не позволить правильно провести измерения сопротивления, оно может быть маленьким, как на эмиттерном, так и на коллекторном переходах.

В данном случае выводы нужно будет выпаять и проводить замеры снова.

Читайте также:

Признаки неисправности транзистора

Как уже отмечалось выше если замеры прямого сопротивления (черный минус на базе, а плюс поочередно на коллекторе и эмиттере) и обратного (красный плюс на базе, а черный минус поочередно на коллекторе и эмиттере) не соответствуют указанным выше показателям, то транзистор вышел из строя.

Другой признак неисправности, это когда сопротивление p-n переходов хотя бы в одном замере равно или приближено к нулю.

Это указывает на то, что диод пробит, а сам транзистор вышел из строя. Используя данные выше рекомендации, вы легко сможете проверить транзистор мультиметром на исправность.

Как проверить транзистор мультиметром: видео с инструкцией

Транзистор является наиболее популярным активным компонентом, входящим в состав электрических схем. У любого, кто интересуется электроникой, время от времени возникает необходимость проверить подобный элемент. Особенно часто проверку приходится делать начинающим радиолюбителям, которые в своих схемах используют транзисторы, бывшие в употреблении, например, выпаянные из старых плат. Для «прозвонки» можно использовать специальные приборы-тестеры, позволяющие измерять параметры транзисторов, чтобы потом их можно было сравнить их с указанными в справочнике. Однако для элементов, входящих в любительскую схему достаточно выполнить проверку по правилу: «исправен, неисправен». Эта статья рассказывает, как проверить транзистор мультиметром именно по такому методу тестирования.

Подготовка инструментов

У каждого современного радиолюбителя есть универсальный инструмент под названием цифровой мультиметр. Он позволяет измерять постоянные и переменные токи и напряжение, сопротивление элементов. Он также позволяет проверить работоспособность элементов схемы. Рядом с переключателем в режим «прозвонки», как правило, нарисован диод и динамик (см. фото на рис. 1).

Рисунок 1 – Лицевая панель мультиметра

Перед проверкой элемента необходимо убедиться в работоспособности самого мультиметра:

  1. Батарея должна быть заряжена.
  2. При переключении в режим проверки полупроводников дисплей должен отображать цифру 1.
  3. Щупы должны быть исправны, т. к. большинство приборов – китайские, и разрыв провода в них является очень частым явлением. Проверить их нужно, прислонив кончики щупов друг к другу: в этом случае на дисплее отобразятся нули и раздастся писк – прибор и щупы исправны.
  4. Щупы подключаются согласно цветовой маркировке: красный щуп — в красный разъем, черный – в черный разъем с надписью COM.

Если Вы не знаете, как использовать данный прибор, рекомендуем прочитать подробную инструкцию для чайников о том, как пользоваться мультиметром!

Технологии проверки

Биполярный

Структура биполярного транзистора (БТ) включает в себя 2 p-n или 2 n-p перехода. Выводы этих переходов называются эмиттером и коллектором. Вывод срединного слоя называется базой. Упрощенно БТ можно представить как два включенных встречно диода, как изображено на рисунке 2.

Рисунок 2 – NPN модель и ее диодный «аналог»

Проверить биполярный транзистор мультиметром не сложно, в чем Вы сейчас и убедитесь. Как известно основным свойством p-n перехода является его односторонняя проводимость. При подключении положительного (красный) щупа к аноду, а черного к катоду на дисплее мультиметра будет отображена величина прямого напряжения на переходе в милливольтах. Величина напряжения зависит от типа полупроводника: для германиевых диодов это напряжение будет порядка 200–300 мВ, а для кремниевых от 600 до 800 мВ. В обратном направлении диод ток не пропускает, поэтому если поменять щупы местами, то на дисплее будет отображена 1, свидетельствующая о бесконечно большом сопротивлении.

Если же диод «пробит», то скорей всего раздастся звуковой сигнал, причем в обоих направлениях. В случае если диод «в обрыве», то на индикаторе, так и будет отображаться единица.

Таким образом, суть проверки исправности транзистора заключается в «прозвонке» p-n переходов база-коллектор, база-эмиттер и эмиттер-коллектор в прямом и обратном включении:

  • База-коллектор: Красный щуп подключается к базе, черный к коллектору. Соединение должно работать как диод и проводить ток только в одном направлении.
  • База-эмиттер: Красный щуп остается подключенным к базе, черный подключается к эмиттеру. Аналогично предыдущему пункту соединение должно проводить ток только при прямом включении.
  • Эмиттер-коллектор: У исправного перехода сопротивление данного участка стремится к бесконечности, о чем будет говорить единица на индикаторе.

При проверке работоспособности pnp типа «диодный» аналог будет выглядеть также, но диоды будут подключены наоборот. В этом случае черный щуп подключается к базе. Переход эмиттер-коллектор проверяется аналогично.

На видео ниже наглядно показывается проверка биполярного транзистора мультиметром:

Полевой

Полевые транзисторы (ПТ) или «полевики» используются в блоках питания, мониторах, аудио и видеотехнике. Поэтому с необходимостью проверки более часто сталкиваются мастера по ремонту аппаратуры. Самостоятельно проверить такой элемент в домашних условиях можно также с помощью обычного мультиметра.

На рисунке 3 представлена структурная схема ПТ. Выводы Gate (затвор), Drain (сток), Source (исток) могут располагаться по-разному. Очень часто производители маркируют их буквами. Если маркировка отсутствует, то необходимо свериться со справочными данными, предварительно узнав наименование модели.

Рисунок 3 – Структурная схема ПТ

Стоит иметь в виду, что при ремонте аппаратуры, в которой стоят ПТ, часто возникает задача проверки работоспособности и целостности без выпаивания элемента из платы. Чаще всего выходят из строя мощные полевые транзисторы, устанавливаемые в импульсные блоки питания. Также следует помнить, что «полевики» крайне чувствительны к статическим разрядам. Поэтому перед тем, как проверить полевой транзистор не выпаивая, необходимо надеть антистатический браслет и соблюдать технику безопасности.

Рисунок 4 – Антистатический браслет

Проверить ПТ мультиметром можно по аналогии с прозвонкой переходов биполярного транзистора. У исправного «полевика» между выводами бесконечно большое сопротивление вне зависимости от приложенного тестового напряжения. Однако, имеются некоторые исключения: если приложить положительный щуп тестера к затвору, а отрицательный – к истоку, то зарядится затворная емкость, и переход откроется. При замере сопротивления между стоком и истоком мультиметр может показать некоторое значение сопротивления. Неопытные мастера часто принимают подобное явление как признак неисправности. Однако, это не всегда соответствует реальности. Необходимо перед проверкой канала сток-исток замкнуть накоротко все выводы ПТ, чтобы разрядились емкости переходов. После этого их сопротивления снова станут большими, и можно повторно проверить работает транзистор или нет. Если подобная процедура не помогает, то элемент считается нерабочим.

«Полевики», стоящие в мощных импульсных блоках питания часто имеют внутренний диод на переходе сток-исток. Поэтому этот канал при проверке ведет себя как обычный полупроводниковый диод. Во избежание ложной ошибки необходимо перед тем, как проверить транзистор мультиметром, удостовериться в наличии внутреннего диода. Следует поменять местами щупы тестера. В этом случае на экране должна отобразиться единица, что свидетельствует о бесконечном сопротивлении. Если этого не происходит, то, скорее всего, ПТ «пробит».

Технология проверки полевого транзистора показана на видео:

Составной

Типовой составной транзистор или схема Дарлингтона изображена на рисунке 5. Эти 2 элемента расположены в одном корпусе. Внутри также находится нагрузочный резистор. У такой модели аналогичные выводы, что и у биполярного. Нетрудно догадаться, что проверить составной транзистор мультиметром можно точно также, как и БТ. 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 в цепи.

Рисунок 5 – Схема Дарлингтона

Если после прочтения статьи Вы все же не до конца поняли, как проверить транзистор мультиметром, видео урок ниже позволит наглядно увидеть технологию проверки:

Таким образом, задача проверки данного элемента схемы сводится к последовательному «прозвону» p-n переходов, и если они исправны, то устройство можно считать рабочим. Надеемся, что теперь Вы знаете, как проверить транзистор мультиметром в домашних условиях!

Советуем прочитать:

Написано Эли в четверг, 4 мая 2017 г.

Спросите любого полевого техника или специалиста по стендовым испытаниям, какое у них наиболее часто используемое испытательное оборудование, и они, вероятно, ответят, что это цифровой мультиметр (цифровой мультиметр). Эти универсальные устройства могут использоваться для тестирования и диагностики широкого спектра цепей и компонентов. В крайнем случае, цифровой мультиметр может даже заменить дорогое специализированное испытательное оборудование. Один особенно полезный навык — это знание того, как проверить транзистор с помощью цифрового мультиметра. Для решения этой задачи существуют специализированные анализаторы компонентов, но для обычного хобби может быть трудно оправдать расходы.

Распиновка транзисторов

К счастью, использование цифрового мультиметра для получения базовых показаний «годен / не годен» от подозреваемого неисправного двухполюсного транзистора NPN или PNP — это простая и быстрая задача. Некоторые мультиметры имеют встроенную функцию тестирования транзисторов, если она у вас есть, вы можете пропустить этот пост в блоге — просто вставьте свой транзистор в гнездо на мультиметре и установите измеритель в правильный режим. Вы, вероятно, получите такую ​​информацию, как коэффициент усиления (hFE), который можно будет проверить по таблице данных, а также результаты проверки пройден / не пройден.Если в вашем измерителе нет функции тестирования транзисторов, не бойтесь — транзисторы можно легко проверить с помощью настройки тестирования «Диод». (Некоторые счетчики имеют функцию проверки диодов в сочетании с проверкой целостности цепи — это нормально).

Тестирование транзистора

Удалите транзистор из схемы для получения точных результатов.

Шаг 1: (от базы к эмиттеру)

Подсоедините плюсовой провод мультиметра к BASE (B) транзистора. Подсоедините отрицательный вывод измерителя к ЭМИТТЕРУ (E) транзистора.Для исправного NPN-транзистора измеритель должен показывать падение напряжения от 0,45 до 0,9 В. Если вы тестируете транзистор PNP, вы должны увидеть «OL» (Превышение предела).

Шаг 2: (от базы к коллектору)

Держите положительный провод на ОСНОВАНИИ (B) и вставьте отрицательный провод в КОЛЛЕКТОР (С).

Для исправного NPN-транзистора измеритель должен показывать падение напряжения от 0,45 до 0,9 В. Если вы тестируете транзистор PNP, вы должны увидеть «OL» (Over Limit).

Шаг 3: (от эмиттера к базе)

Подсоедините плюсовой провод мультиметра к ЭМИТТЕРУ (E) транзистора.Подсоедините отрицательный вывод измерителя к BASE (B) транзистора.

Для исправного транзистора NPN вы должны увидеть «OL» (Превышение предела). Если вы проверяете транзистор PNP, измеритель должен показать падение напряжения между 0,45 и 0,9 В.

Шаг 4: (от коллектора к базе)

Подсоедините плюсовой провод мультиметра к КОЛЛЕКТОРУ (С) транзистора. Подсоедините отрицательный вывод измерителя к BASE (B) транзистора.

Для исправного транзистора NPN вы должны увидеть «OL» (Превышение предела).Если вы проверяете транзистор PNP, прибор должен показать падение напряжения от 0,45 до 0,9 В.

Шаг 5: (от коллектора к эмиттеру)

Подсоедините положительный провод измерителя к КОЛЛЕКТОРУ (C), а отрицательный провод измерителя к ЭМИТТЕРУ (E) — исправный транзистор NPN или PNP покажет на измерителе «OL» / превышение предела. Поменяйте местами выводы (положительный на эмиттер и отрицательный на коллектор). Еще раз, хороший транзистор NPN или PNP должен показывать «OL».

Если размеры вашего биполярного транзистора противоречат этим шагам, считайте это плохим.

Вы также можете использовать падение напряжения, чтобы определить, какой вывод является эмиттером на немаркированном транзисторе, поскольку переход эмиттер-база обычно имеет немного большее падение напряжения, чем переход коллектор-база.

Помните: этот тест проверяет только то, что транзистор не закорочен или не открыт, он не гарантирует, что транзистор работает в пределах своих проектных параметров. Его следует использовать только для того, чтобы решить, нужно ли вам «заменить» или «перейти к следующему компоненту».Этот тест работает только с биполярными транзисторами — вам нужно использовать другой метод для тестирования полевых транзисторов.

В качестве особой благодарности нашим клиентам и читателям блогов мы хотели бы предложить 10% скидку на весь ваш заказ, используя КОД: «BLOG1000»

Чтобы получить месяц признательности нашим клиентам, все, что вам нужно сделать, это использовать код «BLOG1000» при оформлении заказа в вашей карте покупок.

И когда появится окошко, введите соответствующий текущий активный промокод.В данном случае это: BLOG1000

И продолжаем проверять!

Спасибо, что являетесь клиентом Vetco!

Как проверить транзистор с помощью цифрового мультиметра

Обновлено 23 ноября 2019 г.

Автор: S. Hussain Ather

Очень важно отслеживать компоненты электрической цепи. Вы можете узнать напряжение или ток, проходящие через резисторы и другие элементы схемы, чтобы убедиться, что они работают легко и безопасно.Для этих целей пригодятся различные инструменты, такие как мультиметры и омметры.

Для проверки диодов транзисторов вы можете внимательно следить за признаками неисправности транзисторов. Транзисторы используются в диодах, элементах схемы, которые пропускают электричество только в одном направлении. Они используются для увеличения электрического тока до более высокого значения.

Они созданы путем размещения тонкого слоя материала n-типа между двумя большими кусками материала p-типа или материала p-типа между двумя большими кусками n-типа.В этой установке материалы p-типа положительны из-за отсутствия электронов, а материалы n-типа отрицательны из-за избытка электронов.

Если вы заметили, что ваша схема не дает таких эффективных результатов, возможно, пришло время проверить транзистор. Тестирование может помочь вам выяснить, работает ли транзистор так, как могло бы быть. Вы бы использовали мультиметр, цифровое устройство, которое измеряет различные электрические свойства элементов схемы.

Процедура тестирования транзистора

Существует пять шагов для проверки транзистора в электрической цепи.Эти шаги включают подключение:

  1. базы к эмиттеру
  2. База к коллектору
  3. Эмиттер к базе
  4. Коллектор к базе
  5. Коллектор к эмиттеру

Для эмиттерного транзистора с заземлением с коллектором под напряжением, которым управляет база. Для конструкции PNP коллектор заземляется с эмиттером, находящимся под напряжением.

Эти методы тестирования показывают, закорочен или открыт транзистор для биполярных транзисторов.Транзистор может по-прежнему колебаться в своих характеристиках в определенном диапазоне только в результате того, как он был спроектирован.

Чтобы начать процедуру тестирования транзистора, удалите транзистор из самой схемы. Возьмите мультиметр и подключите положительный провод к базе транзистора. Затем подключите отрицательный вывод к эмиттеру транзистора.

На этом этапе проверьте показания мультиметра. Правильно работающий NPN-транзистор должен показывать падение напряжения между 0.45 и 0,9 вольт, а на транзисторе PNP должно отображаться сообщение о превышении предела. Любые знаки на мультиметре, отличающиеся от этих значений, могут указывать на неисправность транзистора.

Затем подключите отрицательный вывод мультиметра к коллектору транзистора; это этап «от базы к коллекционеру». Как и в случае с предыдущим шагом, NPN-транзистор должен иметь падение напряжения от 0,45 до 0,9 вольт, а PNP-транзистор должно быть выше предела.

Переключение показаний

Для шага «эмиттер-база» подключите положительный вывод мультиметра к эмиттеру, а отрицательный — к базе.В этом случае показания следует поменять местами. Транзистор NPN должен показывать сообщение о превышении предела, а для PNP — падение напряжения между 0,45 и 0,9 вольт. Аналогичным образом, если положительный вывод подключен к коллектору, а отрицательный — к базе, вы должны увидеть те же результаты на мультиметре.

Для пятого и последнего шага подключите положительный провод к коллектору, а отрицательный — к эмиттеру. И в схемах PNP, и в NPN должны отображаться сообщения о превышении лимита. Поменяйте отведения друг с другом, и вы должны увидеть одинаковые сообщения.

Также полезно определить, какой вывод соответствует какому в немаркированном транзисторе, глядя на сами падения напряжения и определяя, какие из них соответствуют каким.

Как проверить транзистор? (с иллюстрациями)

Вы можете проверить транзистор на работоспособность, выполнив несколько простых процедур с помощью цифрового мультиметра. Большинство мультиметров цифрового типа оснащены функцией проверки диодов, которую можно использовать для проверки транзистора.Если транзистор уже подключен к печатной плате, его необходимо удалить с платы перед испытанием. Электронный транзистор может использоваться в схеме в качестве усилителя или переключателя. Независимо от его применения, процедура, используемая для тестирования транзистора, одинакова, потому что все транзисторы в основном работают как два параллельных диода, которые имеют общий элемент.

Прежде чем вы сможете приступить к реальной процедуре тестирования, вам необходимо определить тип транзистора, который вы тестируете.Транзисторы, известные как «положительно-отрицательно-положительный» (PNP), имеют две входные клеммы и одну выходную клемму. Транзистор отрицательно-положительно-отрицательный (NPN) будет иметь одну входную клемму и две выходные клеммы. Оба типа транзисторов имеют в общей сложности три клеммы, которые известны как клемма базы, клемма коллектора и клемма эмиттера.

Тип транзистора, а также расположение и идентификация его выводов обычно указываются на внешней упаковке транзистора.Если тип транзистора не указан на упаковке, вы можете выполнить простой тест с помощью мультиметра, чтобы определить это. Определите ориентацию трех выводов транзистора и подключите положительный вывод мультиметра к выводу базы транзистора. Затем подключите отрицательный вывод измерителя к клемме коллектора или эмиттера транзистора. Если мультиметр показывает значение выше нуля, значит, это транзистор типа NPN.

После того, как вы определили тип транзистора и ориентацию его выводов, вы готовы приступить к реальной процедуре тестирования.Чтобы проверить транзистор на работоспособность, вам нужно будет повернуть шкалу мультиметра в положение диода. Затем подключите положительный вывод измерителя к клемме базы транзистора. Затем следует прикоснуться отрицательным выводом измерителя к клемме коллектора транзистора и проверить сопротивление. Затем прикоснитесь отрицательным проводом к клемме эмиттера и проверьте сопротивление. После того, как вы завершите эту процедуру, вам нужно будет снова выполнить полный тест, подключив отрицательный провод к клемме базы транзистора.

Если транзистор исправен, показание сопротивления из первой части теста будет очень низким, а показание из второй части будет очень высоким.Если транзистор типа PNP, вам нужно будет выполнить первую часть теста с отрицательным выводом, подключенным к клемме базы, а положительный вывод будет подключен во время второй части. Если транзистор исправен, первое показание будет высоким, а второе — низким. Транзисторы обычно перестают работать внезапно, а не постепенно. Обычно замена неисправного транзистора обходится дешевле, чем замена самой печатной платы.

метров проверки транзистора (BJT) | Биполярные переходные транзисторы

Биполярные транзисторы построены из трехслойного полупроводникового «сэндвича» PNP или NPN.Таким образом, транзисторы регистрируются как два диода, соединенных последовательно при тестировании с помощью функции «сопротивления» или «проверки диода» мультиметра, как показано на рисунке ниже. Показания низкого сопротивления на базе с черными отрицательными (-) выводами соответствуют материалу N-типа в базе транзистора PNP. На символе на материал N-типа «указывает» стрелка перехода база-эмиттер, которая является базой для этого примера. Эмиттер P-типа соответствует другому концу стрелки перехода база-эмиттер, эмиттеру.Коллектор очень похож на эмиттер и также является материалом P-типа PN перехода.

Проверка счетчика транзисторов PNP: (a) прямые B-E, B-C, сопротивление низкое; (б) обратные B-E, B-C, сопротивление ∞.

Здесь я предполагаю использовать мультиметр с функцией только одного диапазона (сопротивления) для проверки PN-переходов. Некоторые мультиметры оснащены двумя отдельными функциями проверки целостности цепи: сопротивлением и «проверкой диодов», каждая из которых имеет собственное назначение.Если ваш измеритель имеет назначенную функцию «проверки диодов», используйте ее, а не диапазон «сопротивления», и измеритель будет отображать фактическое прямое напряжение PN-перехода, а не только то, проводит ли он ток.

Показания счетчика, конечно, будут прямо противоположными для NPN-транзистора, с обоими PN-переходами, обращенными в другую сторону. Показания низкого сопротивления с красным (+) выводом на базе являются «противоположным» состоянием для NPN-транзистора.

Если в этом тесте используется мультиметр с функцией «проверки диодов», будет обнаружено, что переход эмиттер-база имеет немного большее прямое падение напряжения, чем переход коллектор-база.Эта прямая разница напряжений возникает из-за несоответствия в концентрации легирования между эмиттерной и коллекторной областями транзистора: эмиттер представляет собой гораздо более легированный кусок полупроводникового материала, чем коллектор, в результате чего его соединение с базой создает более высокое прямое напряжение. уронить.

Зная это, становится возможным определить, какой провод какой на немаркированном транзисторе. Это важно, потому что упаковка транзисторов, к сожалению, не стандартизирована.Конечно, все биполярные транзисторы имеют три провода, но расположение этих трех проводов на физическом корпусе не организовано в каком-либо универсальном стандартизированном порядке.

Предположим, технический специалист находит биполярный транзистор и приступает к измерению целостности цепи с помощью мультиметра, установленного в режиме «проверки диодов». Измеряя между парами проводов и записывая значения, отображаемые измерителем, технический специалист получает данные, показанные на рисунке ниже.

  • Касательный провод счетчика 1 (+) и 2 (-): «OL»
  • Касательный провод счетчика 1 (-) и 2 (+): «OL»
  • Касательный провод счетчика 1 (+) и 3 (-): 0.655 В
  • Касательный провод счетчика 1 (-) и 3 (+): «OL»
  • Касательный провод счетчика 2 (+) и 3 (-): 0,621 В <
  • Касательный провод счетчика 2 (-) и 3 (+): «OL»

Неизвестный биполярный транзистор. Какие терминалы являются эмиттерным, базовым и коллекторным? Показания омметра между клеммами.

Единственными комбинациями контрольных точек, дающими показания измерителя, являются провода 1 и 3 (красный измерительный провод на 1 и черный измерительный провод на 3) и провода 2 и 3 (красный измерительный провод на 2 и черный измерительный провод на 3).Эти два показания должны указывать на прямое смещение перехода эмиттер-база (0,655 В) и перехода коллектор-база (0,621 В).

Теперь мы ищем один провод, общий для обоих наборов показаний проводимости. Это должно быть базовое соединение транзистора, потому что база является единственным слоем трехслойного устройства, общим для обоих наборов PN-переходов (эмиттер-база и коллектор-база). В этом примере этот провод имеет номер 3 и является общим для комбинаций контрольных точек 1-3 и 2-3.В обоих этих наборах показаний измерителя тестовый провод черный (-) касался провода 3, что говорит нам о том, что база этого транзистора сделана из полупроводникового материала N-типа (черный = отрицательный). Таким образом, транзистор представляет собой PNP с базой на проводе 3, эмиттером на проводе 1 и коллектором на проводе 2, как показано на рисунке ниже.

  • E и C высокий R: 1 (+) и 2 (-): «OL»
  • C и E высокий R: 1 (-) и 2 (+): «OL»
  • E и B нападающие: 1 (+) и 3 (-): 0.655 В
  • E и B реверс: 1 (-) и 3 (+): «OL»
  • C и B вперед: 2 (+) и 3 (-): 0,621 В
  • C и B реверс: 2 (-) и 3 (+): «OL»

Клеммы BJT, идентифицируемые омметром.

Обратите внимание, что базовый провод в этом примере — это , а не — средний вывод транзистора, как можно было бы ожидать от трехслойной «сэндвич-модели» биполярного транзистора. Это довольно частый случай, который сбивает с толку новичков, изучающих электронику.Единственный способ узнать, какой именно провод — это проверить счетчик или обратиться к документации производителя на этот конкретный номер детали транзистора.

Знание того, что биполярный транзистор ведет себя как два встречных диода при тестировании с помощью измерителя проводимости, полезно для идентификации неизвестного транзистора исключительно по показаниям измерителя. Это также полезно для быстрой функциональной проверки транзистора. Если техник должен был измерить непрерывность в более чем двух или любых менее чем двух из шести комбинаций измерительных выводов, он или она немедленно узнал бы, что транзистор неисправен (или что это не биполярный транзистор, а скорее что-то еще — отличная возможность, если для точной идентификации нельзя сослаться на номера деталей!).Однако модель транзистора «два диода» не может объяснить, как и почему он действует как усилительное устройство.

Чтобы лучше проиллюстрировать это, давайте рассмотрим одну из схем транзисторного переключателя, используя физическую схему на рисунке ниже, а не схематический символ, представляющий транзистор. Таким образом будет легче увидеть два PN-перехода.

Небольшой ток базы, протекающий в переходе база-эмиттер с прямым смещением, позволяет протекать большому току через переход база-коллектор с обратным смещением.

Диагональная стрелка серого цвета показывает направление тока через переход эмиттер-база. Эта часть имеет смысл, поскольку ток течет от базы P-типа к эмиттеру N-типа: переход явно смещен в прямом направлении. А вот переход база-коллектор — совсем другое дело. Обратите внимание, как толстая стрелка серого цвета указывает в направлении потока тока (вниз) от коллектора к базе. С основанием из материала P-типа и коллектором из материала N-типа.База и коллектор имеют обратное смещение, которое препятствует прохождению тока. Однако насыщенный транзистор очень мало противодействует току на всем пути от коллектора до эмиттера, о чем свидетельствует свечение лампы!

Очевидно, что здесь происходит что-то, что противоречит простой объяснительной модели биполярного транзистора с «двумя диодами». Когда я впервые узнал о работе транзисторов, я попытался построить свой собственный транзистор из двух последовательно включенных диодов, как показано на рисунке ниже.

Пара встречных диодов не работает как транзистор, и ток не может протекать через лампу!

В транзисторе обратное смещение перехода база-коллектор предотвращает ток коллектора, когда транзистор находится в режиме отсечки (то есть, когда ток базы отсутствует). Если соединение база-эмиттер смещено в прямом направлении управляющим сигналом, обычно блокирующее действие перехода база-коллектор отменяется, и ток разрешается через коллектор, несмотря на тот факт, что ток идет «неправильным путем» через этот PN соединение.Это действие зависит от квантовой физики полупроводниковых переходов и может иметь место только тогда, когда два перехода должным образом разнесены и концентрации легирования трех слоев правильно пропорциональны. Два диода, соединенные последовательно, не соответствуют этим критериям; верхний диод никогда не может «включиться» при обратном смещении, независимо от того, сколько тока проходит через нижний диод в контуре базового провода. См. Биполярные переходные транзисторы, Раздел 2 для получения более подробной информации.

То, что концентрации легирования играют решающую роль в особых возможностях транзистора, еще раз подтверждается тем фактом, что коллектор и эмиттер не взаимозаменяемы.Если рассматривать транзистор просто как два соединенных друг с другом PN перехода или просто как простой сэндвич из материалов N-P-N или P-N-P, может показаться, что любой конец транзистора может служить коллектором или эмиттером. Однако это не так. При подключении «в обратном направлении» в цепи ток база-коллектор не сможет управлять током между коллектором и эмиттером. Несмотря на то, что эмиттерный и коллекторный слои биполярного транзистора имеют одно и то же легирование типа (N или P), коллектор и эмиттер определенно не идентичны!

Переход база-эмиттер допускает ток, поскольку он смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение.Действие базового тока можно представить как «открытие затвора» для тока через коллектор. Более конкретно, любая заданная величина тока база-эмиттер допускает ограниченную величину тока база-коллектор.

В следующем разделе это ограничение тока транзистора будет исследовано более подробно.

ОБЗОР:

  • При тестировании мультиметром в режимах «сопротивление» или «проверка диодов» транзистор ведет себя как два соединенных друг с другом PN (диодных) перехода.
  • PN-переход эмиттер-база имеет немного большее прямое падение напряжения, чем PN-переход коллектор-база, из-за более сильного легирования полупроводникового слоя эмиттера.
  • Переход база-коллектор с обратным смещением обычно блокирует прохождение любого тока через транзистор между эмиттером и коллектором. Однако этот переход начинает проводить, если ток проходит через базовый провод. Базовый ток можно рассматривать как «открытие затвора» для определенного ограниченного количества тока через коллектор.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Тестер транзисторов

для проверки Hfe и работы транзисторов NPN и PNP

В этой статье обсуждаются различные схемы, которые можно использовать для тестирования транзисторов, как NPN, так и PNP. Мы разделили эту статью на две схемы. Если у вас есть какие-либо сомнения по поводу какого-либо раздела, задавайте их в комментариях.

1. Тестер транзисторов с использованием транзисторов

2. Простой тестер транзисторов (содержит принципиальную схему и схему печатной платы)

3.Тест транзисторов на основе светодиодов

Описание.

Вот очень простая схема, которую можно использовать для проверки hfe транзисторов. С помощью этой схемы можно проверить транзисторы PNP и NPN. С помощью этой схемы можно измерить Hfe до 1000. Схема основана на двух источниках постоянного тока, построенных на транзисторах Q1 и Q2. Q1 — это транзистор PNP, и постоянный ток течет в выводе эмиттера. Величина постоянного тока может быть задана уравнением; (V D1 -0.6) / (R2 + R4). POT R4 можно отрегулировать для получения постоянного тока 10 мкА.

Q2 представляет собой транзистор NPN, и постоянный ток течет по проводнику коллектора. Величина этого постоянного тока может быть задана уравнением; (VD2-0.6) / (R3 + R5). POT R5 можно отрегулировать для получения постоянного тока 10 мкА. Этот постоянный ток обеспечивается схемой Q1, если тестируемый транзистор является транзистором NPN, и схемой Q2, если транзистор Тестируемый транзистор PNP подается на базу тестируемого транзистора.Этот ток, умноженный на hfe, протекает в коллекторе транзистора, и он будет отображаться на измерителе. Измеритель может быть откалиброван напрямую для считывания HFE транзистора.

Принципиальная электрическая схема со списком деталей.


Примечания.
  • Соберите схему на печатной плате общего назначения.
  • Схема может питаться от печатной платы общего назначения.
  • J1 и J2 — это гнезда для транзисторов.
  • Стабилитроны должны иметь мощность не менее 400 мВт.

Примечание: Схема разработана нашим Автором: Высах

Простой тестер транзисторов — это схема анализатора транзисторов, которая подходит для тестирования как NPN-, так и PNP-транзисторов. Это очень простая схема по сравнению с другими тестерами транзисторов. Эта схема очень полезна как для технических специалистов, так и для студентов. Эта схема может быть легко собрана на печатной плате общего назначения. Для разработки этой схемы используется базовый электронный компонент, такой как резисторы, светодиоды, диод и трансформатор.Используя эту схему, мы можем проверить, в хорошем ли состоянии транзистор, открыт он или закорочен и так далее.

Рабочий

Принцип, лежащий в основе этой схемы, очень прост. Эта схема в основном работает на основе действия переключения транзисторов (Basic Transistor Theory). Взгляните на схему, приведенную ниже.

Тестирование NPN транзистора
  • Давайте начнем с подключения транзистора NPN к схеме с соответствующими выводами эмиттера, базы и коллектора и переключателем на схеме.
  • Во время первого полупериода входа трансформатора эмиттерный базовый переход транзистора смещен в прямом направлении, а коллекторный базовый переход смещен в обратном направлении, и транзистор находится в состоянии ВКЛ, а диод D1 находится в прямом смещении. красный светодиод начинает светиться. В течение следующего полупериода транзистор смещен в обратном направлении и находится в состоянии ВЫКЛ.
  • По альтернативному характеру входного переменного тока мы можем видеть, что красный светодиод находится в состоянии ВКЛ, а транзистор находится в хорошем рабочем состоянии (диод D2 и зеленый светодиод находятся в обратном смещении и в состоянии ВЫКЛ).Используя переменный резистор, мы можем проверить транзистор с различными базовыми токами.
  • Если транзистор NPN находится в открытом состоянии, транзистор не проводит ток и через светодиод не течет ток. Если транзистор закорочен, транзистор действует как замкнутый переключатель. Оба диода проводят попеременно, и оба светодиода начинают светиться.

Проверка транзистора PNP

Транзистор PNP присоединяется к устройству соответствующими контактами и включает схему.Если в течение одного полупериода входного переменного тока (предположим, что верхний вывод трансформатора отрицательный, а нижний — положительный), переходы база эмиттера и база коллектора транзистора смещены в прямом направлении. Тогда, в таком состоянии, если есть и ток протекает через диод D2 и зеленый светодиод начинает светиться, тогда следует понимать, что транзистор находится в хорошем рабочем состоянии (диод D1 и красный светодиод смещены в обратном направлении и не работают на то время). В течение следующего полупериода оба диода и транзисторы смещены в обратном направлении и находятся в выключенном состоянии.Благодаря свойству переменного входного переменного тока, мы чувствуем, что зеленый светодиод горит. Мы можем проверить эту схему, предоставив различные базовые токи (очень переменным резистором.

Если транзистор PNP находится в открытом состоянии, он не проводит оба полупериода, и выходной сигнал не получается. Если транзистор закорочен, транзистор действует как замкнутый путь, и оба диода попеременно смещены в прямом направлении, что приводит к одновременному свечению двух светодиодов.

Схема печатной платы простого тестера транзисторов также приведена ниже .

Схема расположения печатной платы

Сравнение BJT и MOSFET с адаптером для тестера транзисторов — Блог — Test & Tools

При создании проектов электроники вы могли задаться вопросом, в чем разница между двумя наиболее часто используемыми типами транзисторов: транзисторами с биполярным переходом (BJT) и металлическими. оксидно-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) и что выбрать для вашего проекта. Чтобы принять решение, вы должны учитывать множество различных факторов. К ним, помимо прочего, относятся уровень мощности, напряжение привода, эффективность, стоимость и скорость переключения.В этом руководстве будут рассмотрены некоторые различия между биполярным транзистором PNP и полевым МОП-транзистором с P-каналом на основе их характеристических кривых, чтобы вы могли принять правильное решение.

В этом проекте Digilent Analog Discovery 2Analog Discovery 2 используется вместе с тестером транзисторов и моделью транзисторов BJT и MOSFET. Оба транзистора можно найти в наборе myParts KitmyParts от Texas Instruments.

Analog Discovery 2 Analog Discovery 2 — это USB-осциллограф, логический анализатор и многофункциональный прибор, который позволяет пользователям измерять, визуализировать, генерировать, записывать и управлять всеми видами цепей со смешанными сигналами.Это испытательное и измерительное устройство достаточно мало, чтобы поместиться в вашем кармане, но достаточно мощное, чтобы заменить целую кучу лабораторного оборудования, обеспечивая инженеров, студентов и любителей. а энтузиасты электроники — свобода работать с аналоговыми и цифровыми схемами практически в любой среде, в лаборатории или за ее пределами.

Адаптер для тестера транзисторов Адаптер для тестера транзисторов — это модуль, который позволяет вам добавить функциональность измерителя кривой в ваш набор испытательного оборудования.Адаптер для тестера транзисторов позволяет анализировать характеристики дискретных полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы NPN и PNP, а также полевые транзисторы P-типа и N-типа. Адаптер для тестера транзисторов оснащен разъемом MTE 2 × 15, что делает его совместимым с Analog Discovery 2.

Подключение транзисторов

Подключайте к адаптеру по одному транзистору для выполнения соответствующих измерений. При работе с полевым МОП-транзистором подключите сток устройства к коллектору адаптера (обозначенный «C»), затвор к базе («B») и источник к эмиттеру («E»).

Адаптер BJT MOSFET
Коллектор («C») Коллектор Основание коллектора Коллектор Base Gate
Emitter («E») Emitter Source

Постройте характеристическую кривую в WaveForms Curve Tracer 9000. адаптер тестера транзисторов и использует реле платформы для выполнения конкретных измерений.С помощью тестера транзисторов вы можете напрямую построить кривую характеристик диода, транзистора NPN, транзистора PNP, N-канального полевого транзистора и P-канального полевого транзистора. Посетите страницу Digilent Reference для получения дополнительной информации о Curve Tracer.

Сравните BJT с MOSFET

Мы сравним поведение BJT и MOSFET в двух разных условиях.

Напряжение коллектор-эмиттер (сток-исток) близко к 0

Ток стока полевого МОП-транзистора начинает расти вскоре после того, как напряжение сток-исток становится выше нуля.Длина линейного участка зависит от напряжения затвор-исток: чем выше напряжение, тем позже происходит насыщение тока. Наклон кривых умеренный, увеличивающийся с увеличением напряжения затвор-исток. Коллекторный ток биполярного транзистора начинает расти при более высоком напряжении коллектор-эмиттер, но наклон более крутой. Область насыщения заканчивается при определенном напряжении коллектор-эмиттер для любого тока базы, поэтому длина области насыщения зависит только от модели транзистора.Кривые для разных базовых токов в этой области очень близки.

Более высокое напряжение коллектор-эмиттер (сток-исток)

Когда ток стока полевого МОП-транзистора достигает насыщения, он остается постоянным для любого напряжения сток-исток, его значение будет зависеть только от напряжения затвор-исток. Можно заметить, что напряжение затвор-исток выше (до 5 В), чем напряжение, приложенное к сопротивлению, подключенному к базе BJT (до 2,5 В). Это связано с тем, что напряжение затвор-исток полевого МОП-транзистора должно быть выше порогового напряжения для включения устройства (которое составляет около 3 Ом).5В в данном случае).

BJT, как и MOSFET, имеет предел напряжения база-эмиттер, при котором он считается выключенным (в данном случае около 0,7 В), но этот предел намного ниже порогового напряжения MOSFET.

Найдите все подробности проекта на справочной странице Digilent.

Автоматический тестер транзисторов вторичного пробоя обратного смещения

J Res Natl Inst Stand Technol. 1991 май-июнь; 96 (3): 291–304.

Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899

Журнал исследований Национального института стандартов и технологий является публикацией правительства США. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Статьи из J Res могут содержать фотографии или иллюстрации, авторские права на которые принадлежат другим коммерческим организациям или частным лицам, которые нельзя использовать без предварительного разрешения правообладателя.

Abstract

Описан автоматизированный прибор для неразрушающего построения кривых для области обратного смещения и безопасной работы транзисторов. Обращается внимание на новый метод обнаружения второй поломки, который делает возможной автоматизацию. Обсуждаются методы снижения нагрузки на тестируемое устройство, а также ряд других инноваций, улучшающих автоматизацию. Описываются измерения с помощью тестера и обсуждаются ограничения неразрушающего контроля.

Ключевые слова: автоматизированный контроль, перерегулирование фиксатора, лом, быстрое переключение, неразрушающая, схема защиты, обратное смещение, безопасная рабочая зона, второй пробой, транзистор

1.Введение

Высоковольтные транзисторы, переключающие мощность, используются в самых разных областях, включая преобразование энергии, управление движением и электронное зажигание. Критическим элементом для определения производительности и надежности этих транзисторов является их отключаемая способность. В большинстве приложений, использующих высоковольтные переключающие транзисторы, требуется, чтобы транзистор отключался из состояния сильноточной проводимости при низком напряжении с цепью нагрузки, которая может быть в некоторой степени индуктивной.Часто во время выключения напряжение повышается до высокого значения до того, как ток начинает падать, и есть период времени, когда транзистор испытывает очень высокий уровень пикового рассеивания мощности. Если определенная комбинация тока и напряжения превышает коммутационную способность транзистора, он может выйти из строя во второй раз и разрушиться. Желательно иметь испытательное оборудование, которое может тестировать транзисторы путем моделирования условий, которые типичны для фактического использования в схемах, и особенно желательно, чтобы тестирование было неразрушающим, чтобы можно было использовать один транзистор для определения кривой безопасной рабочей области.

Оборудование для проверки отключающей способности высоковольтных переключающих транзисторов было описано ранее [1–3], и обсуждались различные данные, полученные с таких тестеров [4, 5]. Эти предыдущие тестеры сложно использовать, потому что каждый тест требует нескольких этапов настройки, и при обнаружении неисправности требуется субъективная интерпретация. В этой статье описывается новый тестер, который был разработан для автоматизации процесса измерения обратного смещения в безопасной рабочей области.Тестер был разработан как автономный прибор, который можно использовать вручную или с компьютером с контроллером интерфейса IEEE-488. В этой статье рассматриваются специальные методы, необходимые для автоматизации измерения безопасной рабочей зоны по обратному смещению. Детали схемы, включая полный набор схематических чертежей, опубликованы в другом месте [6].

2. Автоматический тестер

— это блок-схема тестера. Этот тестер, как и другие, работает путем подключения тестируемого устройства (DUT) в конфигурации с общим эмиттером (истоком) с источником напряжения и индуктором нагрузки в цепи коллектора (стока).ИУ включается на время, достаточное для зарядки индуктора до требуемого испытательного тока. Затем устройство выключается. Коллапсирующее поле в катушке индуктивности вызывает повышение напряжения коллектора до уровня, при котором устройство может выйти из строя. По мере роста напряжения на ИУ либо напряжение будет ограничиваться внешним ограничителем, наложенным тестером, что позволяет устройству безопасно выключиться, либо устройство может начать лавинное движение с или без входа в нормальный разрушительный второй пробой.Второй пробой характеризуется внезапным падением напряжения. Если ИУ все же испытает второй пробой, оно будет разрушено, если только ток и напряжение не будут удалены очень быстро. Успех измерения пробоя в значительной степени зависит от скорости отвода тока от ИУ после начала второго пробоя. Автоматический тестер включает в себя детектор быстрого пробоя и шунтирующую цепь «лом», которая отводит до 100 А испытательного тока от ИУ в течение 65 нс после падения напряжения устройства.Время отвода тока включает в себя как задержку распространения в цепи, так и время спада тока и уменьшается примерно до 30 нс для испытательных токов ниже 40 А. Скорость нарастания напряжения лома составляет 200 В / нс. Максимальное испытательное напряжение составляет 2000 В, и напряжение зажима может быть установлено на любом уровне вплоть до этого максимального напряжения.

Блок-схема тестера.

Цепи управления базовым (затвором) ИУ являются источниками постоянного тока, которые могут истощать и потреблять до 25,5 А каждый для включения и выключения устройства, соответственно.Настраиваемая фиксирующая схема привода позволяет вводить ограничения по напряжению для предотвращения пробоя база-эмиттер и обеспечивает подачу напряжения при тестировании стробируемых МОП-устройств.

Хотя конкретные детали и рабочие характеристики различных более ранних тестеров отличаются от тех, которые характеризуют этот тестер, большинство тестеров имеют те же базовые строительные блоки, что и описанные до этого момента. Для автоматизации теста обратного смещения необходимы некоторые дополнения и уточнения по сравнению с тестерами с ручным управлением.Наиболее важные улучшения, которые необходимо внести, касаются схемы защиты, которая обнаруживает второй пробой и отводит ток от ИУ при возникновении пробоя.

2.1 Детектор пробоя

В настоящее время обычно используются два метода неразрушающего контроля обратного смещения. В одном методе используется детектор d V / d t , который определяет падение напряжения с помощью небольшого конденсатора, подключенного к усилителю, который, в свою очередь, приводит в действие ломовой переключатель, который шунтирует ток вокруг DUT.Другой метод — это схема до срабатывания триггера, которая всегда запускает лом во время проверки на пробой. Эта схема требует нескольких тестов, при которых задержка срабатывания регулируется небольшими приращениями до тех пор, пока не будет обнаружен сбой. Первый метод более быстрый, поскольку не требуется многократных испытаний для определения наличия пробоя, а второй метод менее требователен к скорости цепи лома. и осциллографы форм сигналов напряжения и тока устройства, снятые с помощью нового тестера, которые демонстрируют проблемы с вышеуказанными методами, когда рассматривается автоматизация.

Осциллограммы напряжения и тока, показывающие выброс напряжения для быстрого отключения полевого МОП-транзистора. Верхняя линия: 100 В на малое деление; нижняя кривая: 5 А на малый делитель; время: 50 нс на малый дел.

Осциллограммы напряжения и тока для устойчивой лавины со вторым пробоем в полевом МОП-транзисторе. Верхняя линия: 100 В на малое деление; нижний след: 10 А на малый дел .; время: 20 нс на малый дел.

показывает формы сигналов напряжения и тока, когда силовой полевой МОП-транзистор на 500 В выключается очень быстро. Сильный выброс напряжения, достигающий пика 480 В, можно увидеть, даже если напряжение фиксации было установлено на 180 В.Однако поломки не произошло. Перерегулирование вызвано паразитной индуктивностью и задержкой включения диода в цепи ограничения при наличии высокого значения d I / d t . показывает формы сигналов напряжения и тока для фактического второго пробоя полевого МОП-транзистора на 200 В. Детектор d V / d t , который достаточно чувствителен для обнаружения падения напряжения при втором пробое, будет ложно срабатывать из-за выброса в месте, где не было пробоя. Ясно, что ложные показания неисправности недопустимы при автоматизации испытаний для зоны безопасной работы с обратным смещением.

Осциллограммы напряжения и тока для второго пробоя полевого МОП-транзистора на 200 В. Верхняя линия: 100 В на малое деление; нижний след: 10 А на малый дел .; время: 50 нс на малый дел.

показывает формы сигналов напряжения и тока для силового полевого МОП-транзистора, который выдерживает лавину в течение 220 нс перед вторым пробоем. Автоматизация тестера на основе схемы до срабатывания триггера очень трудна для отложенных отказов, потому что требуется субъективная интерпретация, чтобы определить, является ли падение напряжения результатом второго пробоя или срабатывания лома.Еще одна проблема заключается в том, что время, в течение которого устройство остается в лавинном режиме, часто зависит от временного дрожания от теста к тесту.

Поэтому была разработана уникальная схема детектора пробоя, которая использует напряжение и ток для определения наличия второго пробоя. это упрощенная схема лома обнаружения и защиты от поломки. Половина двойного триода используется как диодный детектор, а другая половина — как компаратор. Вход (+) компаратора (катода) становится отрицательным при падении напряжения на ИУ, таким образом, выходная пластина становится отрицательной и запускается лом, если на входе (-) (сетка) не подается отрицательный сигнал на выходе измерительного трансформатора dI / dt. что определяет наличие увеличивающегося тока фиксации.Таким образом, увеличение тока фиксации блокирует зажигание. Вакуумные лампы используются из-за присущей им высоковольтной способности и низкой межэлектродной емкости. Лампы не имеют проблем с восстановлением, не нуждаются в защите от перенапряжения и имеют непревзойденную скорость.

Упрощенная схема, показывающая критические элементы детектора пробоя и цепи лома.

2.2 Методы повышения производительности лома

также показывает некоторые дополнительные важные функции. Есть два набора фиксирующих диодов, между которыми помещен лом.Во время тестирования диоды, ближайшие к тестируемому устройству, имеют обратное смещение в максимально возможной степени, чтобы поддерживать низкую паразитную емкость в тестовой арматуре. На катод лома подается большое отрицательное напряжение для увеличения скорости отвода тока от ИУ. Обратный блокирующий диод и насыщающийся индуктор работают вместе, чтобы уменьшить реверсирование тока в ИУ при срабатывании лома. Фактическая схема лома использует 16 вакуумных ламп, подключенных параллельно, которые проводят ток в течение нескольких сотен наносекунд, после чего SCR (не показаны) берут на себя функцию лома.Напряжение ИУ измеряется через резистор 470 Ом, чтобы уменьшить паразитную емкостную нагрузку. Этот резистор вызывает незначительное ухудшение полосы пропускания системы измерения напряжения.

2.3 Тестовый ток устройства и тестовая нагрузка

В тестерах с ручным управлением тестовый ток обычно устанавливается путем проведения серии тестов с достаточно низким напряжением фиксации, чтобы предотвратить пробой. Ток наблюдается на осциллографе и увеличивается или уменьшается до желаемого уровня путем регулировки времени включения или напряжения питания.Желательной функцией для автоматизации испытания в безопасной рабочей зоне с обратным смещением является возможность использовать ток ИУ в качестве независимой переменной. Испытательный ток определяется рядом факторов, включая продолжительность включения ИУ, эффективное сопротивление устройства во включенном состоянии, сопротивления в цепи нагрузки и напряжение питания. Этот тестер включает в себя детектор ограничения тока, который соединен с генератором по времени. Во время ручных или автоматических тестов время включения может быть установлено на максимальное значение, и когда ток ИУ нарастает и достигает желаемой текущей уставки, время включения прекращается, тест выполняется, и новое значение своевременности сохраняется для последующих тестов.

Хотя в принципе нагрузкой для ИУ является просто индуктор, использование нескольких последовательно включенных индукторов с разными значениями и характеристиками насыщения позволяет проводить автоматические измерения в более широком диапазоне токов. показывает нагрузку на устройство, используемую в тестере. Катушка индуктивности 100 мкГн является линейной до полного испытательного тока тестера 100 А. Индуктор 300 мкГн насыщается при 15 А, а индуктор 1 мГн насыщается при чуть менее 1 А.

Цепь нагрузки

для тестируемого устройства.

Катушка индуктивности 1 мГн работает вместе с четырьмя диодами и конденсатором 260 пФ, чтобы предотвратить быстрое падение напряжения на ИУ до нуля, когда ток в катушке индуктивности 100 мкГн достигает нуля. В противном случае такой быстрый переход напряжения был бы обнаружен как поломка устройства. Резисторы, связанные с этой цепью L-C-диодов, используются для демпфирования. Катушка индуктивности 1 мГн должна хранить достаточно энергии, чтобы гарантировать, что конденсатор 260 пФ останется в заряженном состоянии, когда ток упадет до нуля.Влияние индуктора 1 мГн на испытание на пробой не имеет значения, так как он находится в состоянии насыщения для всех исследуемых испытательных токов, и только добавляет задержку нарастания тока при включении устройства.

Эффективная индуктивность нагрузки для испытательных токов составляет 400 мкГн для токов до 15 А и около 100 мкГн для токов от 15 до 100 А. Система с двумя индукторами повышает точность цепи ограничения тока при более низких токах, поскольку d I / d t сокращается, и предоставляется дополнительное временное разрешение для определения правильной длительности импульса по времени, необходимой для достижения желаемого установленного тока.

2.4 Источник питания с зажимом напряжения

Большой конденсатор зажима необходим для эффективного ограничения больших токов при поддержании почти постоянного напряжения. Во время выполнения автоматических измерений желательно изменять напряжение фиксатора как можно быстрее, и необходим источник питания, который может как источник, так и потреблять значительный объем энергии. Во время повторяющихся испытаний фиксирующий ток заряжает фиксирующий конденсатор, и этот заряд должен быть удален. Двухквадрантный переключающий усилитель, который подает и принимает до 2000 В, был разработан для удовлетворения этих требований.

Коммутационный усилитель может обеспечивать выходную мощность до ± 60 Вт или ± 30 мА при напряжении до 2000 В. Отрицательная мощность представляет собой мощность, потребляемую усилителем (отрицательный ток, положительное напряжение), и большая часть этой мощности не является рассеивается в виде тепла, но преобразуется обратно в выпрямленную сеть. Упрощенная схема усилителя приведена в. Усилитель сконфигурирован как источник выпрямленного напряжения, включенный последовательно со стоком постоянного тока, при этом выходной сигнал подается между ними и подается на масляный конденсатор емкостью 25 мкФ с низкой индуктивностью.Конденсатор располагается как можно ближе к ИУ.

Упрощенная схема двухквадрантного переключающего усилителя для источника питания клещей. Концептуальная схема отображается слева, а фактическая реализация — справа.

Источник напряжения в усилителе представляет собой квазирезонансный преобразователь, топология которого выбрана так, чтобы обеспечить как преимущество широкого диапазона управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), так и собственное ограничение тока параллельного резонансного преобразователя.Схема ШИМ приводится в действие сигналом обратной связи, который включает в себя выход усилителя и выход управляющего ЦАП. Часть усилителя, потребляющая ток, представляет собой параллельный резонансный преобразователь, работающий в резонансе. Обратная связь по переменному току обеспечивает автоколебание схемы при резонансе в широком диапазоне напряжения питания на ограничивающем конденсаторе. Интересным свойством этой схемы является то, что на основе постоянного тока она ведет себя как сток постоянного тока в широком диапазоне напряжений питания. Выходной ток этого преобразователя возвращается в выпрямленную сеть питания, через которую проходит весь тестер через подходящий трансформатор и выпрямитель, и ограничивается этим выпрямленным сетевым напряжением.Выходной ток, возвращаемый в выпрямленную сеть питания, пропорционален фиксируемому напряжению. Рабочая частота около 110 кГц.

показывает выходной сигнал питания клещей, когда тестер выполняет тест при 2000 В. После подачи тестовой команды питание фиксатора включается путем изменения данных, подаваемых на ЦАП, с нуля до желаемого тестового значения. Задержка по времени позволяет напряжению на ограничивающем конденсаторе достичь заданного значения перед испытанием на пробой. После выполнения теста напряжение возвращается к нулю.

Напряжение фиксации для теста составляет 2000 В. После подачи команды тестирования напряжение на конденсаторе ограничения возрастает до желаемого напряжения фиксации, тест выполняется, и напряжение возвращается к нулю. Масштаб: 500 В на дел .; время: 500 мс на дел.

2.5 Архитектура тестера

Программируемые функции тестера включают в себя тестовый ток, время включения, ток включения, ток выключения, напряжение фиксации и тестовый запуск. Тестер может вернуть сообщение «сбой устройства».Первые пять параметров представлены в тестере как 8-битные двоичные числа и могут быть установлены либо удаленно через интерфейс IEEE 488, либо на тестере с поворотными оптическими энкодерами. Для каждого параметра предусмотрены энкодер и 7-сегментный дисплей. В интерфейсе используется микросхема Fairchild 96LS488 1 , которая может использоваться в немикропроцессорных асинхронных системах, таких как этот тестер.

3. Измерения пробоя

Измерение второго напряжения пробоя транзистора может быть выполнено двумя разными способами, которые могут дать два разных числа.Одним из методов является измерение без фиксации, при котором напряжение фиксации устанавливается значительно выше ожидаемого напряжения пробоя. При выполнении теста пиковое напряжение в точке падения напряжения измеряется запоминающим осциллографом или быстрым дигитайзером. Другой метод — это измерение с фиксацией, при котором испытание начинается с установки напряжения фиксации значительно ниже ожидаемого напряжения пробоя и постепенного повышения напряжения фиксации до тех пор, пока не произойдет второй пробой. Напряжение фиксации тогда равно напряжению пробоя.Метод без зажима обычно дает более высокую индикацию напряжения пробоя, чем метод с зажимом. Метод без зажима может дать искусственно завышенное число, потому что транзистор часто может выдерживать более высокое напряжение в течение очень короткого периода времени, прежде чем напряжение фактически упадет. Метод ограничения может дать искусственно заниженное значение, потому что превышение фиксированного значения может вызвать второй пробой.

и демонстрируют различия в двух методах измерения. В, три различных настройки зажима вызывают три разных отклика для биполярного транзистора.Для этого рисунка транзистор был выключен очень сильно, с обратным базовым током отключения 4,8 А для тока коллектора 6 А. Для одной кривой напряжение фиксации было установлено значительно выше зарегистрированного пикового напряжения, которое было примерно 640 В. Еще одна кривая была получена с зажимом, установленным на 410 В. Напряжение достигло пикового значения около 510 В, и напряжение транзистора упало, но довольно медленно по сравнению с незажатым случаем. Третья кривая была сгенерирована с зажимом, установленным на 400 В, и транзистор успешно отключился, при этом напряжение достигло пика около 500 В.В, тот же транзистор был протестирован в тех же условиях тестирования, что и в, за исключением того, что ток выключения был уменьшен до гораздо более подходящего значения 1,0 А. И снова первый тест был разжат, с пиковым зарегистрированным напряжением 550 В. . Когда фиксатор был установлен на 500 В, транзистор вышел из строя с пиковым напряжением около 510 В. При установке фиксатора на 490 В транзистор не сломался, и напряжение достигло примерно 500 В.

Напряжение коллектора устройства для трех различных настроек клещей для высокого базового тока выключения.Транзистор выходит из строя при двух уставках фиксатора. Масштаб: 100 В на малое деление; время: 20 нс на малый дел.

То же устройство и условия, что и выше; тем не менее, выключение уменьшается, и используется другой набор фиксирующих напряжений. Разница напряжений между измерениями без фиксации и фиксации уменьшена для уменьшения скорости отключения.

Принимая во внимание вышеуказанные измерения, ясно, что необходимо соблюдать некоторую осторожность при определении зоны безопасной эксплуатации (SOA) второй аварии.Ясно, что фиксированные измерения дают более консервативный (более низкое напряжение) SOA, чем незафиксированные измерения, но фиксированные измерения могут быть излишне консервативными, если устройство выключается слишком быстро. Наиболее точный SOA определяется при объединении двух методов путем автоматизации этого тестера с помощью программируемого быстрого дигитайзера. Чтобы объединить методы, фиксатор постепенно поднимается до тех пор, пока не произойдет второй пробой, и в то же время форма волны напряжения оцифровывается, а достигнутое пиковое напряжение записывается для пробоя.

дает некоторые типичные кривые SOA для биполярного транзистора, измеренные тестером под управлением компьютера. Измерения проводились методом фиксации без дигитайзера, а используемые токи выключения были достаточно низкими, чтобы избежать значительных выбросов. Один набор данных был сгенерирован, когда тестер был запрограммирован на проведение серии испытаний с токами коллектора от 1 до 20 А, а базовые токи включения и выключения были отрегулированы для каждого тока коллектора так, чтобы они составляли 1/5 значение тока коллектора для усиления при включении и выключении 5.Другой набор данных был сгенерирован, когда тестер был запрограммирован на выполнение тестов при тех же токах коллектора, которые использовались ранее, но токи включения и выключения поддерживались на фиксированных значениях 2,0 и 0,5 А, соответственно. Данные следуют общей тенденции, наблюдаемой для биполярных транзисторов, когда второй пробой происходит при более низких напряжениях для более высоких токов коллектора, а также при более низких напряжениях, когда используются более высокие токи выключения.

Кривые SOA, измеренные тестером под управлением компьютера для биполярного транзистора.Квадраты представляют собой предел SOA, когда токи включения и выключения установлены на 1/5 значения тока коллектора. Кружки представляют собой предел SOA, когда тот же транзистор испытывается с фиксированным током включения 2,0 А и фиксированным током выключения 0,5 А.

Данные второго пробоя приведены для полевого МОП-транзистора. Эти данные представляют собой SOA полевых МОП-транзисторов, показывая почти постоянное второе напряжение пробоя с током стока. Для малых токов, как это устройство, обычно лавинообразно сходят лавины без повторного пробоя.Точки данных, представленные кружками на графике, показывают, что устройство выдерживало лавину без входа во второй пробой, когда зажим был установлен на 400 В (это напряжение не является показателем фактического напряжения лавины).

Квадраты представляют собой кривую SOA для силового полевого МОП-транзистора. Кружки при самых низких испытательных токах указывают на то, что транзистор не вошел во второй пробой, когда напряжение фиксации было установлено на 400 В, а скорее продолжил лавину при более низком напряжении.

4.Пределы неразрушающего контроля

Некоторые транзисторы сходят лавины в течение относительно длительного периода времени перед вторым пробоем и, таким образом, поглощают гораздо больше энергии, чем транзисторы, которые выходят из строя без большой задержки. Когда транзисторы выдерживают лавины в течение микросекунд, они часто ухудшаются или разрушаются во время теста SOA с обратным смещением. показаны типичные формы сигналов напряжения и тока, которые генерируются таким транзистором во время второго испытания на пробой с обратным смещением. Напряжение на устройстве повышается, когда оно начинает отключаться, но начинает выравниваться по мере схода лавины.Никакой зажим не действует. Напряжение лавины нарастает по мере того, как устройство нагревается изнутри. В течение периода лавины ток снижается, потому что индуктор нагрузки поддерживает более высокое напряжение на узле, ближайшем к устройству. В какой-то момент устройство входит во второй пробой, и схема защиты сводит ток к нулю.

Осциллограммы напряжения и тока для транзистора, который выдерживает лавину в течение относительно длительного времени, прежде чем вступит во второй пробой. Такое поведение часто деструктивно, даже когда схема защиты очень быстро отключает питание.Верхняя линия: 100 В на малое деление; нижний след: 10 А на малый дел .; время: 5 мкс на малый дел.

Биполярные транзисторы обычно могут выдержать длительный период работы, но устройства типа МОП обычно выходят из строя или разрушаются. Прошлый опыт всегда указывал, что успех сохранения устройств во многом зависит от скорости цепи защитного лома. Хотя этот автоматический тестер имеет чрезвычайно быстрый лом, он не может спасти многие устройства, которые имеют длительное время работы.Возникает вопрос, можно ли было бы эти устройства спасти, если бы защита была еще быстрее.

Существуют и другие возможные нагрузки на устройство при повторном выходе из строя. Локализованная часть устройства, в которой возникает второй пробой, поглощает дополнительную энергию во время падения напряжения, поскольку паразитная емкость как испытательного приспособления, так и самого устройства разряжается через место пробоя. Общая паразитная емкость испытательного прибора в автоматическом тестере составляет 83 пФ, а внутренние емкости устройства могут быть значительно больше.Как только цепь лома срабатывает, в устройстве происходит некоторое изменение направления тока, хотя этот автоматический тестер сводит его к минимуму с помощью насыщающегося реактора и обратного блокирующего диода, упомянутых ранее. Возможно, что эти дополнительные напряжения частично ответственны за разрушение этих устройств.

Была предпринята еще одна попытка неразрушающего контроля этих устройств путем создания другого тестера. Проблемы надежности и простоты использования были отложены, чтобы обеспечить максимально быструю защиту устройства.В этом специальном тестере исключаются индуктор нагрузки и токовый шунт лома, и они заменяются управляемым источником тока, который можно быстро отключить. Управляемый источник тока приводится в действие таким образом, чтобы имитировать индуктор нагрузки в традиционном тесте SOA с обратным смещением. Формы сигналов, показанные на, были получены с помощью этого специального тестера. Дополнительные цели, достигнутые с помощью этого специального тестера, заключаются в снижении емкости испытательного устройства и отсутствии реверсирования тока в устройстве при срабатывании защиты.Паразитная емкость испытательной арматуры составляет 62 пФ, и здесь нет зажимов. Этот специальный тестер может тестировать при уровнях напряжения и тока до 1600 В и 25 А соответственно.

— это упрощенная схема критической части этого тестера. Также показаны типичные формы сигналов, которые управляют работой схемы. Пентод однолучевого типа действует как источник тока и заменяет катушку индуктивности в традиционном тесте. Источник тока включен последовательно с ИУ. Однако источник расположен на стороне отрицательного напряжения тестируемого устройства, например, на клемме истока n-канального полевого транзистора, как показано на рисунке.Расположение источника тока в цепи стока приведет к более высокой паразитной емкости на испытательной арматуре и усложнит схемы драйвера для пентода. Во время теста сначала включается вентиль DUT. Затем включают пентод источника тока с положительной ступенчатой ​​функцией с амплитудой, которая определяет желаемый испытательный ток. Эта ступенчатая функция, которая может иметь амплитуду до 1500 В при 2 А (относительно катода) для самых высоких испытательных токов, применяется к сетке 2.На этом этапе проверки в сети 1 поддерживается 0 В. Эти условия поддерживаются в течение примерно 10 мкс, чтобы дать распределению заряда и носителям в ИУ время для достижения равновесия. Затем тестируемое устройство выключается, и напряжение на устройстве повышается. В то же время ступенчатая функция, применяемая к сетке 2, начинает линейное снижение с крутизной, которую можно регулировать для моделирования катушек индуктивности разных размеров. Если смоделированная катушка индуктивности установлена ​​на достаточно малое значение или испытательный ток достаточно низкий, ИУ может просто сходить в лавину, пока ток не упадет до нуля.Если тестируемое устройство испытывает второй пробой, напряжение падает, и коллапс воспринимается как быстрый сигнал d V / d t и используется для подачи отрицательного напряжения на сетку 1 пентода для его выключения. Таким образом, источник тока разомкнут, и в ИУ не может быть реверсирования тока, как в случае с ломом, которое зависит от восстановления диода.

Упрощенная схема специального тестера SOA с обратным смещением, который был разработан для чрезвычайно короткого времени защиты устройств.Отображаются временные формы сигналов для работы и следующие:

A — Затвор устройства включен

B — Источник постоянного тока включен

C — Устройство выключено и начинается постепенное уменьшение источника тока

D — Устройство выходит из строя, и источник тока быстро отключается.

Защита в этом тестере работает очень быстро, о чем свидетельствуют осциллограммы в. Показаны формы напряжения (вверху) и тока для второго пробоя полевого МОП-транзистора. Испытательный ток составлял 20 А, напряжение пробоя — 550 В.Масштаб времени составлял 10 нс, а ток приводился к нулю в течение 10 нс после падения напряжения. Коллапс напряжения соответствует увеличению тока непосредственно перед его падением. Возврат вызван разрядом паразитной емкости испытательного устройства. Форма волны напряжения не дает хорошего эталона времени для пробоя из-за значительного временного джиттера от теста к тесту в этой быстрой шкале времени, а для захвата двух форм сигнала необходимы два теста. Переход напряжения был фактически быстрее, чем это показано на рисунке, из-за ограничения полосы пропускания, вызванного изолирующим резистором 470 Ом.Ток был измерен с помощью трансформатора тока в напряжение Pearson 411, и скорость измерительной системы может быть ограничивающим фактором при определении фактической скорости защиты.

Осциллограммы напряжения и тока для второго пробоя полевого МОП-транзистора, наблюдаемые с помощью специального тестера. Ток снимается менее чем за 10 нс после пробоя. Верхняя линия: 100 В на малое деление; нижний след: 10 А на малый дел .; время: 10 нс на малый дел.

Каким бы быстрым ни был этот специальный тестер SOA с обратным смещением, он не может постоянно сохранять устройства, выдерживающие длинные лавины, которые не могут быть сохранены автоматическим тестером.Это, возможно, менее разрушительно, потому что некоторые устройства, которые могут выдержать только один или два теста на автоматическом тестере, могут пережить три или четыре теста на этом специальном тестере, прежде чем выйдут из строя. Возможно, что устройства, которые действительно работают в течение долгих периодов времени, прежде чем войти во второй пробой, фактически деградируют из-за локализованных высоких температур перед фактическим падением напряжения.

5. Выводы

Был дан обзор конструкции автоматизированного тестера зоны безопасной работы с обратным смещением, с акцентом на специальные схемы, которые позволяют автоматизировать.Были обсуждены некоторые примеры измерений, а также источники ошибок в измерениях. Измерение второго пробоя с обратным смещением обычно является неразрушающим при условии, что ток и напряжение в испытуемом устройстве снимаются очень быстро после того, как происходит второй пробой. Некоторые устройства, которые выдерживают лавины относительно долгое время (микросекунды) перед вторым пробоем, не спасаются даже самой быстрой схемой защиты.

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить Аллена Хефнера из NIST за вклад в эту работу, написав программное обеспечение для запуска автоматического тестера.

Биография

Об авторе: Дэвид Бернинг работает инженером-электронщиком в области измерений полупроводниковых устройств в отделе полупроводниковой электроники лаборатории электроники и электротехники NIST.

Сноски

1 Определенное коммерческое оборудование, инструменты или материалы указаны в этом документе для точного определения экспериментальной процедуры. Такая идентификация не подразумевает рекомендации или одобрения Национального института стандартов и технологий, а также не подразумевает, что идентифицированные материалы или оборудование обязательно являются лучшими из имеющихся для этой цели.

6. Список литературы

1. Бернинг DW. Технология измерения полупроводников: тестер транзисторов, безопасный для рабочей зоны при обратном смещении. Специальная публикация NBS 400–54; Март 1979 г. [Google Scholar] 2. Jahns TM. Докторская диссертация Массачусетского технологического института. Отдел Электротехники; Май 1974 г. Исследование второго пробоя обратного смещения в силовых транзисторах. [Google Scholar] 3. Карпентер Г., Ли Ф., Чен Д. Неразрушающий тестер RBSOA на 1800 В, 300 А для биполярных транзисторов; PESC ’88 Record, 19-я ежегодная конференция специалистов по силовой электронике; Киото, Япония.11–14 апреля 1988 г .; С. 1330–1338. [Google Scholar] 4. Блэкберн Д. Л., Бернинг Д. В.. Экспериментальное исследование второго пробоя при обратном смещении. 1980 IEDM Tech Digest, 1980 IEEE Intl; Встреча «Электронные устройства»; Декабрь 1980 г .; С. 297–301. [Google Scholar] 5. Блэкберн DL. Отказ отключения силовых полевых МОП-транзисторов; PESC ’85 Record, Proc. Конференция специалистов по силовой электронике IEEE 1985; Июнь 1985 г .; С. 429–435. Также перепечатано в IEEE Trans. Power Electronics PE-2, 136–142 (апрель 1987 г.) [Google Scholar] 6. Бернинг DW.Технология измерения полупроводников: Программируемый тестер транзисторов, безопасный для рабочей зоны с обратным смещением. Специальная публикация NIST 400–87; Август 1990 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *