Kort advies over het controleren van transistors
Kort advies over het controleren van transistorsDatum van publicatie: 15-12-2021 Datum bijwerken: 10-04-2026 🕒 7 min leestijd
- Wat is een transistor – basisinformatie
- Hoe controleert u transistors - methoden om de juiste werking te controleren
- Controleren van transistors met een tester van elektronische elementen
- Controleren van transistors zonder desolderen
- Controleren van transistors met een multimeter uit het aanbod van TME
Transistors, ontwikkeld in het midden van de 20e eeuw, werden de basis voor de snelle ontwikkeling van de elektronica. Zij vervingen elektronenbuizen en vormden zo het begin van het tijdperk van miniaturisering van elektronische instrumenten en apparaten dat tot op heden voortduurt. Net als elk ander onderdeel kan ook een transistor defect raken of uitvallen. In dit artikel laten we u zien hoe u de juiste werking van deze elektronische componenten kunt controleren.
Wat is een transistor – basisinformatie
De eenvoudigste uitleg van wat een transistor is, kan zelfs in één ongecompliceerde zin worden gegeven: een transistor is een elektronisch element met 3 elektroden (3 contacten) en soms 4 elektroden, een halfgeleider met het vermogen om een elektrisch signaal te versterken, die kan fungeren als een stroomregelaar in een elektrisch circuit.
De komst van transistors in het midden van de vorige eeuw veranderde de ontwikkeling van allerlei technologieën volledig, met elektronica als koploper. Het vervangen van de grote en energieverslindende elektronenbuizen door deze miniatuurelementen - tegenwoordig geproduceerd in afmetingen op nanoschaal, zoals computermicroprocessors - versnelde de technologische ontwikkeling en leidde ons naar het huidige niveau van vooruitgang.
Transistors worden geclassificeerd volgens verschillende criteria, waarbij de volgende typologieën de belangrijkste zijn:
- Bipolaire en unipolaire transistors;
- Transistors van germanium, silicium en uitgevoerd met andere stoffen voor technieken met zeer hoge frequenties (siliciumcarbide, galliumnitride, galliumarsenide);
- Transistors met een laag of hoog vermogen en tegelijkertijd lage of hoge frequentie.
De laatste twee hebben betrekking op de materialen die worden gebruikt om de transistors te maken en op de basisparameters en zijn niet zo belangrijk als de systematiek die in het eerste punt wordt beschreven. Deze typologie is van cruciaal belang omdat zij in feite twee basistypes transistors beschrijft die verschillen in hun werkingsprincipe: transistors met veldeffect (unipolair) en bipolaire transistors. Natuurlijk zijn er binnen elk van deze typen nog andere transistorsubtypen (MOSFET, JFET, IGBT etc.), maar het belangrijkste werkingsprincipe is voor al deze typen hetzelfde.
Veldeffecttransistors hebben als kenmerk dat de stroom erdoorheen loopt via een halfgeleider met één enkel type geleiding, zodat de uitgangsstroom in dit geval een functie is van de stuurspanning. Het werkingsprincipe is eenvoudig: de halfgeleider is uitgerust met twee elektroden - source S en drain D - waartussen de stroom vloeit (het zogenaamde kanaal). Langs het kanaal loopt een extra derde elektrode (gate G) die onder invloed van de aangelegde spanning de geleidbaarheid van het kanaal verandert en daarmee de lopende stroom beïnvloedt. Op deze eenvoudige manier kan met een veldeffecttransistor de stroom in een circuit worden geregeld.
Bipolaire transistors hebben een meer complexe structuur. Ze bestaan uit drie lagen halfgeleiders met verschillende types geleidingsvermogen - n of p (n - negatief of p - positief). De rangschikking van deze drie verschillend geleidende lagen kan npn of pnp zijn, maar met welke van de twee we ook te maken hebben, er is altijd een E- (emitter), B- (basis) en C- (collector) laag. Het werkingsprincipe van deze transistors is om een kleine stroom tussen de basis en de emitter te gebruiken om de grotere stroom tussen de collector en de emitter te besturen. Als er gelijkspanning loopt tussen de klemmen van een transistor, zodanig dat de positieve pool zich op de p-klem bevindt en de negatieve pool op de n-klem, gaat er een stroom lopen en ontstaat er een soort open poort. Bij omgekeerde polariteit sluit de poort door de hoge weerstand en is stroomdoorgang onmogelijk.
Dankzij hun versterkende eigenschappen worden transistors onder meer gebruikt bij het bouwen van allerlei versterkers. Ze vormen de basisbouwsteen van een groot aantal elektronische schakelingen, zoals onder meer stroombronnen, generatoren, stabilisatoren of elektronische sleutels, waardoor men ze ook is gaan toepassen bij de constructie van logische poorten. Van hieruit is het maar een kleine stap naar de meest bekende toepassing van transistors bij de constructie van halfgeleider RAM- en ROM-geheugens, nl. voor microprocessors. Het maken ervan zou niet mogelijk zijn geweest zonder de integratietechnologie (geïntegreerde schakelingen), waarvan het gebruik inmiddels wijdverbreid is.
Hoe controleert u transistors - methoden om de juiste werking te controleren
Om de juiste werking van een transistor te controleren, kunt u tegenwoordig een van de twee populairste manieren gebruiken: controle met een klassieke multimeter of met speciaal ontworpen testers voor het onderzoeken van verschillende elektronische componenten, waaronder op de eerste plaats transistors. Met deze methoden moet u de transistor lossolderen uit de schakeling en verwijderen van de printplaat, hoewel het ook mogelijk is deze componenten zonder deze procedure te testen, zoals we later zullen toelichten.
Lees hoe u transistors controleert met een meter
Een dergelijke test van een bipolaire transistor kunt u uitvoeren door de multimeter om te schakelen naar de ohmmeter-stand (weerstandstest) of door om te schakelen naar de diodetest, in het eerste geval moet u de grens op 2 kOhm instellen. De volgende stap is te bepalen of u te maken hebt met een npn- of pnp-transistor - de technische documentatie kan hierbij helpen. Ervan uitgaande dat u te maken hebt met een pnp-type en besluit om in ohmmeter-modus te testen, gaat u als volgt te werk:
- Sluit de negatieve sonde van de multimeter aan op de basisuitgang (meestal is dit de zwarte sonde), en de positieve (rode) eerst op de collector en vervolgens op de emitter. Als u een waarde krijgt in het bereik ~500-1500 Ohm, betekent dit dat de transistor goed werkt.
- Verbind de rode sonde met de basis, en de zwarte sonde eenmaal op de collector en eenmaal op de emitter. Voor een goed werkende transistor moet de multimeter aangeven dat de gemeten waarde buiten het gespecificeerde bereik ligt.
- Zowel de positieve als de negatieve sondes raken de collector- en emitterpennen van de transistor. Het meetresultaat moet 1 zijn, ongeacht of u een positieve of negatieve sonde hebt gebruikt.
- Test de weerstand van ten minste één van de overgangen in beide richtingen. Een resultaat van 1 in beide richtingen betekent dat de weerstand naar oneindig gaat; dit bevestigt dat de transistor defect is. Op identieke wijze interpreteert u een resultaat dat gelijk is aan nul of bijna nul.
Ervan uitgaande dat uw transistor van het npn-type is en u besluit om de diodetest uit te voeren (omdat dit type transistor lijkt op een systeem met twee parallelle diodes), moet u eerst de multimeter in de juiste positie schakelen en vervolgens de rode diode aansluiten op de basis en de zwarte op de emitter. Na deze procedure moet de meter een specifieke gelijkspanningswaarde op het display weergeven die u moet vergelijken met de gegevens in de technische documentatie van de geteste transistor. Hierbij gaat u na of de verkregen meting ligt tussen het minimum en het maximum dat door de fabrikant van de component is opgegeven. Als dit het geval is, werkt de transistor correct.
Naast de bovenstaande tests voor de juiste werking van de transistor, kunt u ook proberen de amplificatie (actuele gain) te bepalen, nl. de stroomversterking die is aangeduid met het symbool h21, maar hiervoor moet de meter zijn uitgerust met een speciale aansluiting voor het testen van dergelijke elementen. Als dit het geval is, zet u het apparaat in de hFE-modus, steekt u de transistoraansluitingen in de juiste connectoren die zijn gemarkeerd met de symbolen B, E en C (basis, emitter, collector) en leest u de gemeten DC-versterkingswaarde af van het lcd-scherm.
MOSFET- en JFET-transistors
Een interessante uitdaging zijn de veldeffecttransistors van het type MOSFET. Zet in dat geval de meter ook in de stand "diodetest" en volg dan de onderstaande procedure:
- de positieve sonde op de drain en de negatieve op de gate (gedurende circa 2 seconden);
- de negatieve sonde op de source (gedurende circa 2 seconden);
- de negatieve sonde op de drain en de positieve op de gate;
- de positieve sonde op de source.
Na het uitvoeren van deze combinatie moet bij de laatste keer dat u de rode sonde aansluit op de source - niet eerder - een meetwaarde op het scherm van de multimeter verschijnen. Indien bij de eerdere aansluitingen een meetwaarde is verschenen, kunt u concluderen dat de transistor defect is. Dit is het gevolg van een eenvoudig feit: de gate moet geïsoleerd zijn van de andere circuits en bij dergelijke combinaties mag er niets worden weergegeven.
Bij JFET-transistors ligt dit nog weer anders. Als u ze wilt testen, bedenk dan dat ze een kleine weerstand hebben tussen de drain en de source; bovendien sluit het kanaal van deze transistors onder invloed van de aangelegde spanning. Als u desondanks een lek registreert, is het noodzakelijk die transistor door een nieuwe te vervangen, omdat het geteste exemplaar zeker defect is.
Vermeldenswaard is verder dat unipolaire (veldeffect) transistors componenten zijn die gevoelig zijn voor statische elektriciteit. Onzorgvuldige of ondeskundige metingen kunnen daarom leiden tot beschadiging van een eerder goed functionerend onderdeel. Dit geldt zeker voor IGBT-transistors.
Controleren van transistors met een tester van elektronische elementen
Multifunctionele testers van elektronische componenten zijn kleine apparaten die lijken op klassieke multimeters, maar hun domein is het testen van transistors, weerstanden, condensatoren, diodes en vele andere elementen die worden gebruikt in conventionele elektronica. Ze kunnen spanning, weerstand en verschillende andere parameters meten en de gemeten parameters op hun displays presenteren. Zij werken in de regel op batterijen (meestal 9 V of 12 V), zijn in hoge mate automatisch, hebben speciale contactdozen aan de voorzijde en zijn dus zeer gemakkelijk te bedienen. Sommigen hebben klassieke sondes in plaats van aansluitingen voor de pinnen van de geteste elementen, maar zelfs in dat geval werkt alles automatisch. Bevestig een willekeurige sonde op een willekeurige pin en de tester zal automatisch alle pinnen identificeren, het type halfgeleiderverbinding herkennen, het transistortype bepalen en de geleidingsspanning, afkapspanning (voor MOSFET-transistors), lekstroom, drempelspanning, weerstand testen of de stroomversterking meten.
Controleren van transistors zonder desolderen
Het controleren van de prestaties van een transistor zonder deze los te solderen uit het circuit is zeer omslachtig en brengt een hoog risico op fouten met zich mee, aangezien het meetresultaat kan worden beïnvloed door andere componenten in de schakeling. Wil een dergelijke test zinvol zijn, dan is het dus van belang het schema van het systeem en de specifieke kenmerken van de afzonderlijke onderdelen en hun interacties te kennen. Er zijn echter apparaten op de markt die een functie hebben waarmee u de juiste werking van transistors test zonder ze te hoeven desolderen. Het gaat hierbij bijvoorbeeld om de oscilloscopen met componententestfunctie van Rohde&Schwarz. Belangrijk is dat de technische documentatie van deze meters schema's bevat die de juiste werking van geselecteerde onderdelen laten zien.
Oscilloscopen met componententestfunctie
De aanschaf van een oscilloscoop met componententestfunctie gaat uiteraard gepaard met aanzienlijke kosten, maar in het geval van bv. professionele dienstverlening is het een uitstekende investering, aangezien de componententestfunctie een snelle vergelijking mogelijk maakt van de kenmerken van apparaten waarvan we zeker weten dat ze goed werken, met de kenmerken van apparaten die moeten worden gerepareerd. Het zijn ideale diagnostische hulpmiddelen die de tijd die aan reparaties moet worden besteed aanzienlijk verkorten.
Controleren van transistors met een multimeter uit het aanbod van TME
Bij gebruik van de TME-catalogus is het de moeite waard om in de productcategorie "draagbare digitale multimeters" het filter "transistortest" te gebruiken. U krijgt dan een lijst van modellen waarmee u de transistor kunt testen, zowel met het gebruik van klassieke sondes, als met het gebruik van speciale pinslots, samenwerkend met pnp- en npn-transistors. U vindt er producten van merken als o.a. Peaktech, B&K Precision, Axiomet en Uni-T. Alle geselecteerde modellen zijn compacte eenheden met lcd-displays met achtergrondverlichting, diverse aansluitingen en een gemakkelijk af te lezen hoofdknop voor het selecteren van de werkingsmodus. De meeste zijn ook beschermd door hoezen van duurzame en schokabsorberende kunststoffen om hun levensduur te verlengen.
Transfer Multisort Elektronik (TME) is een van ’s werelds grootste distributeurs van elektronische componenten, elektrotechnische onderdelen, werkplaatsuitrusting en industriële automatisering. De catalogus bevat meer dan 1.500.000 producten van 1.300 toonaangevende fabrikanten. De moderne logistieke centra van TME in Łódź en Rzgów (Polen), met een totale oppervlakte van meer dan 40.000 m², verzenden dagelijks bijna 6.000 pakketten naar klanten in meer dan 150 landen.
TME investeert ook in de ontwikkeling van kennis en vaardigheden van jonge ingenieurs en elektronicahobbyisten via het TME Education-project, en ondersteunt de technologische gemeenschap door het organiseren van de TechMasterEvent -serie, die innovatie en kennisuitwisseling bevordert.
