Как проверить транзистор? Е_32, 31.10.2014 Проверка

Как проверить транзистор?
Е_32, 31.10.2014
Проверка транзистора цифровым мультиметром
Занимаясь ремонтом и конструированием электроники, частенько приходится
проверять транзисторна 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 при
проверке транзисторов. Об особенностях тестирования биполярных транзисторов будет
рассказано чуть позднее, а пока рассмотрим самую простую технологию проверки
биполярного транзистора обычным цифровым мультиметром.
Для начала нужно понять, что биполярный транзистор можно условно представить в
виде двух диодов, так как биполярный транзистор 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
транзисторов.
Транзистор со структурой n-p-n в виде двух диодов.
Суть проверки 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 биполярного 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 путаницу при проверке транзистора. 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 и
магазинах радиодеталей, но и в магазинах автозапчастей.
Они дёшевы и широко распространены.
Вначале проведём проверку кремниевого биполярного
транзистора отечественного производстваКТ503. Этот
транзистор 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 КТ3107структуры 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-Э 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 биполярного 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 транзисторов необходимо помнить о
том, что кроме обычных биполярных транзисторов
существуют различные модификации этих
полупроводниковых компонентов. К таковым можно
отнестисоставные транзисторы (транзисторы
Дарлингтона), «цифровые» транзисторы, строчные транзисторы...
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).
Классификация транзисторов
По основному полупроводниковому материалу
Помимо основного полупроводникового материала, применяемого обычно в виде
монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к
основному материалу, металл выводов, изолирующие элементы, части корпуса
(пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные
наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности
(например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Однако
основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.
Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В
настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных
полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал
для транзисторов — полупроводниковые полимеры. Также имеются отдельные
сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок, о графеновых полевых
транзисторах.
По структуре
Транзисторы биполярные
Транзисторы полевые
p-n-p
n-p-n
с p-n-переходом
с изолированным затвором
с каналом n-типа
с каналом p-типа
со встроенным каналом
с индуцированным каналом
Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от
их типа и внутренней структуры, поэтому подробная информация об этом отнесена
в соответствующие статьи.
Биполярные
транзисторы n-p-n структуры, «обратной проводимости».
транзисторы p-n-p структуры, «прямой проводимости»
Полевые
с p-n переходом
с изолированным затвором
Однопереходные
Криогенные транзисторы (на эффекте Джозефсона)
Многоэммитерные транзисторы
Баллистические транзисторы
Одномолекулярный транзистор
Комбинированные транзисторы
Транзисторы со встроенными резисторами (Resistor-equipped transistors (RETs))
— биполярные транзисторы со встроенными в один корпус резисторами.
Транзистор Дарлингтона — комбинация двух биполярных транзисторов,
работающая как биполярный транзистор с высоким коэффициентом усиления по
току.
на транзисторах одной полярности
на транзисторах разной полярности
Лямбда-диод — двухполюсник, комбинация из двух полевых транзисторов,
имеющая, как и туннельный диод, значительный участок с отрицательным
сопротивлением.
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) — силовой
электронный прибор, предназначенный в основном, для управления электрическими
приводами
По мощности
По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:
маломощные транзисторы до 100 мВт
транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт
мощные транзисторы (больше 1 Вт).
По исполнению
дискретные транзисторы
корпусные
для свободного монтажа
для установки на радиатор
для автоматизированных систем пайки
бескорпусные
транзисторы в составе интегральных схем.
По материалу и конструкции корпуса
металло-стеклянный
пластмассовый
керамический
Прочие типы
Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между
двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на
затворе, связанном с ним ёмкостной связью.
Биотранзистор
Выделение по некоторым характеристикам
Транзисторы
BISS
— биполярные
транзисторы с
улучшенными
малосигнальными параметрами. Существенное улучшение параметров транзисторов
BISS достигнуто за счёт изменения конструкции зоны эмиттера. Первые разработки
этого класса устройств также носили наименование «микротоковые приборы».
Транзисторы со встроенными резисторами RET — биполярные транзисторы со
встроенными в один корпус резисторами. RET транзистор общего назначения со
встроенным одним или двумя резисторами. Такая конструкция транзистора
позволяет сократить количество навесных компонентов и минимизирует
необходимую площадь монтажа. RET транзисторы применяются для контроля
входного сигнала микросхем или для переключения меньшей нагрузки на
светодиоды.