Jak otestovat tranzistor Mosfet pomocí digitálního multimetru – Elektron Online Magazine Číslo 5 – Základy elektroniky

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

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

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

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

Tyto zkratky vycházejí ze struktury tranzistoru. A to.

Struktura tranzistoru MOSFET s efektem pole.

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

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

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

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

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

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

Vývody tranzistoru se nazývají source, gate a drain.

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

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

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

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

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

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

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

Kontrola MOSFET tranzistoru digitálním multimetrem

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

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

Kontrola vestavěné diody

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

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

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

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

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

Kontrola činnosti tranzistoru MOSFET

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

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

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

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

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

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

Pokud změníte polaritu sond, hodnoty multimetru budou přibližně stejné.

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

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

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

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

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

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

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

Polovodičové tranzistory jsou nejběžnějšími prvky radioelektronických obvodů.

I když vezmeme v úvahu konstrukci různých velkých mikroobvodů, můžeme vidět obrovské množství zástupců polovodičů tohoto typu.

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

Bipolární tranzistory

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

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

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

Kontrola bipolárního tranzistoru pomocí multimetru

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

U bipolárních zařízení s vodivostí „p – n – p“ bude otevřený stav odpovídat zapojení „mínus„(černá) testovací sonda k základní svorce. “ Pozitivní „( červená ) hrot je střídavě připojen ke kolektoru a emitoru. Půjde o přímé spojení „p – n“ přechodů. Spojitost tranzistoru je podobná spojení dvou diod:

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

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

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

• určení typu zařízení a jeho pinout diagramu z datasheetu;
• kontrola odporu jeho „p – n“ přechodů v dopředném směru (existuje odpor);
• změna polarity sond a určení přechodových odporů s takovým zapojením (nekonečno);
• kontrola odporu kolektor-emitor v obou směrech (nekonečno).

Určení zdraví zařízení struktury „n – p – n“ se liší pouze tím, že pro přímé zapnutí přechodů je nutné připojit červená „pozitivní“ vodič multimetru a střídavě se připojujte ke svorkám emitoru a kolektoru černá (negativní). Obrázek s hodnotami odporu pro tuto vodivost by se měl opakovat.

Příznaky vadného bipolárního tranzistoru zahrnují následující:

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

Druhý případ ukazuje vnitřní zlom ve struktuře zařízení.

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

Tranzistory s efektem pole

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

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

Kontrola tranzistorů s efektem pole pomocí multimetru

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

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

Chcete-li určit odpor uzavřeného zařízení s n-kanálem, dotkněte se červená „zdrojový“ výstupní vodič a Černá – „vypustit“.

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

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

Například používáme n-kanálový tranzistor mosfet. Tester, stejně jako v předchozím diagramu, se používá v režimu testování spojitosti nebo diod. Následující kroky, jak zkontrolovat tranzistor s efektem pole pomocí multimetru, vypadají takto:

• Černá měrka připojit se k Akcie (D) a červená připojit se k Исток (S) – na displeji hodnota pn přechodu vestavěné čítačové diody.
• Červená sonda dojemný Závěrka (G) – takto částečně otevřeme tranzistor.
• Červená sonda dojemný Istok (S). Význam přechodu se zmenšil – hráč v poli se částečně otevřel. Někdy se může úplně otevřít, v takovém případě multimetr pípne, což indikuje nedostatek odporu.
• S černou sondou dojemný Závěrka (G) – zavřete tranzistor.
• Vracíme se černá sonda zpět – polní brána se zavře.
• Pro testování p-kanálového tranzistoru se postup liší pouze barvou použitých sond.

Je obtížné posoudit provozuschopnost tranzistoru s efektem pole, a zatímco u výkonných je to docela bezpečné, u nízkovýkonových je to obtížnější. Faktem je, že tyto prvky jsou řízeny hradlem pomocí napětí a jsou snadno proraženy statickým napětím.

Nízkovýkonové a vysoce výkonné tranzistory s efektem pole

Výkon tranzistorů s efektem pole se pečlivě kontroluje, nejlépe na antistatickém stole s antistatickým řemínkem na zápěstí (i když se to většinou týká prvků s nízkým výkonem).

Samotné přechody budou vykazovat nekonečný odpor, ale jak je vidět z výše navržených, vysokoproudý tranzistor s polem má diodu, lze ji zkontrolovat. Indikátor, že nedochází ke zkratu, je již dobrým znamením.

Kompozitní tranzistor

Jiný název pro tento prvek je Darlingtonův tranzistor. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že v jednom případě jsou dva tranzistory zapojeny podle obvodu:

Kontrola kompozitního tranzistoru

Testování takových tranzistorů se neliší od testovacího obvodu pro bipolární tranzistor, kromě toho, že úbytek napětí na přechodech báze-emitor je 1,2. 1,4V a u konvenčního je to asi 0,6-0,7V. Některé digitální multimetry mají na svých sondách napětí menší než 1,2V, což nestačí k otevření p-n přechodu, s tím je třeba počítat při výběru multimetru pro testování kompozitního tranzistoru.

Kontrola zesílení tranzistoru

Mnoho multimetrů, dokonce i těch levných, má režim pro kontrolu zesílení tranzistorů.

Pro kontrolu zesílení tranzistorů potřebujete:

• přepněte přepínač režimu multimetru do polohy hFE
• najděte přiřazení pinů a strukturu tranzistoru pomocí datového listu
• vložte nožičky tranzistoru podle označení konektorů.

Na obrazovce multimetru se objeví hodnoty zesílení tranzistoru zaokrouhlené na nejbližší celé číslo.