Кратко ръководство, как да тестваме транзистор
Кратко ръководство, как да тестваме транзисторДата на публикуване: 15-12-2021 Дата на актуализация: 20-04-2026 🕒 7 мин четене
- Какво представлява транзисторът – основна информация
- Как да тестваме транзистора - начини за тестване на правилното действие
- Проверка на транзистори с помощта на тестери за електронни елементи
- Как да проверим транзистора без разпояване
- Как да проверим транзистора с мултиметър от офертата на TME
Създадените в средата на XX век транзистори се превърнаха в основата на светкавичното развитие на електрониката. Заменяйки електронните тръби те поставят началото на ерата на миниатюризация на електронните устройства, която продължава и до днес. Както всеки друг компонент, транзисторът също може да не работи или да се повреди. В тази статия ще Ви представим начини за проверка на правилното функциониране на тези електронни компоненти.
Какво представлява транзисторът – основна информация
Най-простото обяснение за това какво представлява транзисторът може да се получи с едно доста просто изречение: транзисторът е 3-електроден (три-пинов) или понякога 4-електроден полупроводников електронен елемент с възможност за усилване на електрически сигнал, който може да действа като устройство за управление на тока във електрическата веригата.
Появата на транзисторите в средата на миналия век напълно промени развитието на всички технологии, начело с електрониката. Замяната на големите и енергоемки електронни тръби с тези миниатюрни елементи - днес произвеждани в размери в нанометров мащаб, какъвто е случаят с компютърните микропроцесори - ускори развитието на технологиите и доведе до сегашното ниво на цивилизационния прогрес.
Транзисторите се класифицират според няколко критерия, като най-важните са следните типове:
- Биполярни и униполярни транзистори;
- Германиеви, силициеви и други транзистори за много високочестотни техники (силициев карбид, галиев нитрид, галиев арсенид);
- Транзистори с ниска или висока мощност и в същото време ниска или висока честота.
Последните два се отнасят за материалите, използвани за направата на транзисторите и основните параметри и не са толкова важни, колкото систематиката, описана в първата точка. Тази типология е от решаващо значение, защото всъщност описва два основни типа транзистори, които се различават по принципа си на работа: полеви (униполярни) транзистори и биполярни транзистори. Разбира се, във всеки от тези типове има допълнителни подвидове транзистори (MOSFET, JFET, IGBT и др.), но основният принцип на действие е общ за тях.
Полевите транзистори се характеризират с това, че токът протича в тях през полупроводник с един вид проводимост, поради което изходният ток в техния случай е функция на управляващото напрежение. Принципът на действие е прост: полупроводникът е оборудван с два електрода - сорс S и дрейн D - между които протича токът (т.нар. канал). По протежение на канала минава допълнителен трети електрод (G-gate), който под въздействието на приложеното напрежение променя проводимостта на канала и по този начин влияе на протичащия ток. По този прост начин транзисторът с полеви ефект позволява да се контролира токът в дадена верига.
Биполярните транзистори се характеризират с по-сложна структура. Изработени са от три полупроводникови слоя с различен тип проводимост - n или p (n - negative, т.е. отрицателна, p - positive, т.е. положителна). Подреждането на тези три различно проводими слоя може да има последователност от npn или pnp, но независимо с кой от тях работим, тук винаги се разграничават слоевете E (емитер), B (база) и C (колектор). Принципът на действие на тези транзистори е да използват малък ток, протичащ между базата и емитера, за управление на по-големия ток, протичащ между колектора и емитера. Ако между изводите на транзистора напрежението DC протича по такъв начин, че положителният полюс е на клема p и отрицателният полюс е на клема n, тогава ще получим протичане на ток и някакъв вид отворен гейт. При обратна полярност, гейтът се затваря поради високо съпротивление и протичането на ток е невъзможно.
Благодарение на своите усилващи свойства транзисторите се използват, наред с другото, при изграждане на всякакви усилватели. Те са основен структурен елемент на голям брой електронни схеми, като напр. източници на ток, генератори, стабилизатори или също така електронни ключове, поради което започнаха да се използват при конструирането на логически гейтове. Оттук е близо до най-известното приложение на транзисторите при конструирането на полупроводникови RAM и ROM памети, т.е. микропроцесори. Тяхното изпълнение не би било възможно без интеграционната технология (интегрални схеми), чието използване вече е широко разпространено.
Как да проверите действието на транзистора - методи за тестване на правилното действие
Понастоящем, за да проверите правилната работа на транзистора, можете да използвате един от двата най-популярни начина: проверка с класически мултицет или с помощта на специално проектирани тестери за тестване на различни електронни компоненти, включително транзистори. Използвайки тези методи, транзисторът трябва да бъде разпоен от веригата и отстранен от печатната платка, въпреки че, както ще представим по-нататък в текста, е възможно също да се тестват тези компоненти без необходимост от разпояване.
Прочетете, как да проверите транзистора с измервателно устройство
Такъв тест на биполярен транзистор може да се извърши или чрез превключване на мултиметъра в режим на омметър (тест на съпротивлението), или чрез преминаване към тест за диод, в първия случай границата трябва да бъде настроена на 2kOhm. Следващата стъпка е да определите дали имате работа с npn или pnp транзистор - техническата документация може да помогне за това. Ако приемем, че имаме работа с транзистор от тип pnp и решим да тестваме в режим на омметър, продължаваме по следния начин:
- Отрицателната сонда на мултиметъра е свързана към базата (обикновено е черна сонда), а положителната (червена) сонда първо към колектора и след това към емитера. Получаването на стойност в диапазона ~500-1500Ohm потвърждава правилната работа на транзистора.
- Червената сонда е свързана към базата, а черната сонда се поставя върху колектора и след това върху емитера. За правилно функциониращ транзистор мултиметърът трябва да показва, че измерената стойност е извън определения диапазон.
- И положителната, и отрицателната сонда докосват изводите на транзистора, които съответстват на колектора и емитера. Измереният резултат трябва да бъде 1, независимо дали сме приложили положителна или отрицателна сонда.
- Тестваме съпротивлението на поне един от преходите в двете посоки. Получаването на резултат 1 и в двете посоки, което означава съпротивление, стремящо се към безкрайност, потвърждава неизправността на транзистора. По същия начин интерпретираме резултат като нула или почти нула.
Ако приемем, че нашият транзистор е от тип npn и решим да тестваме диода (тъй като този тип транзистор прилича на система с два успоредни диода), първо трябва да превключим мултиметъра в подходящата позиция, след това да свържем червения диод към базата и черния към емитера. След тази процедура измервателният уред трябва да покаже конкретна стойност на постояннотоково напрежение на своя дисплей, която трябва да се сравни с данните в техническата документация на тествания транзистор. Става дума за проверка дали полученият резултат е в диапазона между минимума и максимума, посочен от производителя на компонента. Ако е така, това означава правилна работа на транзистора.
В допълнение към горните тестове за правилната работа на транзистора, можете също да опитате да определите амплификацията (усилването на тока), т.е. текущото усилване, отбелязано със символа h21, но за тази цел измервателният уред трябва да бъде оборудван със специално гнездо за тестване на такива елементи. Ако случаят е такъв, превключете устройството в режим hFE, след това поставете изводите на транзистора в съответните конектори на гнездото, маркирани със символи B, E и C (база, емитер, колектор) и прочетете измерената стойност на усилване на постоянния ток от LCD екрана.
Транзистори MOSFET и JFET
Интересно предизвикателство представляват полевите транзистори от тип MOSFET. В техния случай също настройваме измервателния уред в позиция "тест на диода" и след това изпълняваме следната последователност:
- положителна сонда към дрейна, отрицателна към гейта (за около 2 секунди),
- отрицателна сонда към сорса (за около 2 секунди),
- отрицателна сонда към дрейна, положителна към гейта,
- положителна сонда към сорса.
След като направите тази комбинация, при последното свързване на червената сонда към сорса - не по-рано - върху екрана на мултиметъра трябва да се появи някаква измерена стойност. Ако се появят показания при по-ранни измервания, това означава, че транзисторът е повреден. Това се дължи на простия факт: гейтът трябва да бъде изолиран от останалите изводи и при такива комбинации нищо не трябва да се показва.
В случай на транзистори от тип JFET е различно. Ако искате да ги тествате, не забравяйте, че те имат ниско съпротивление между дрейна и сорса, а освен това каналът на тези транзистори се затваря под въздействието на приложеното напрежение. Следователно, ако все пак регистрираме повреда, тогава заключаваме, че такъв транзистор трябва да бъде заменен с нов, тъй като тестваният модул със сигурност е дефектен.
Струва си да добавим, че униполярните (полеви) транзистори са елементи, чувствителни към статично електричество. Затова невнимателното или неадекватно измерване може да повреди преди това функциониращ компонент. Това се отнася по-специално за IGBT транзисторите.
Проверка на транзисторите с помощта на тестери на електронни елементи
Многофункционалните тестери на електронни компоненти са малки устройства, наподобяващи класически мултиметри, но тяхната област е тестване на транзистори, резистори, кондензатори, диоди и много други елементи, използвани в конвенционалната електроника. Те могат да измерват напрежение, съпротивление и няколко други параметъра и да представят измерените параметри на своите дисплеи. Обикновено се захранват от батерия (най-често 9V или 12V), характеризират се с висока автоматизация на работа, имат специални гнезда за свързване отпред, което ги прави много лесни за използване. Някои вместо гнездата за крачетата на тестваните елементи имат класически сонди, но дори и при тях всичко става автоматично. Достатъчно е да приложите каквато и да е сонда към всяко краче и тестерът автоматично ще идентифицира всички пинове, ще разпознае типа на полупроводниковия преход, ще определи типа на транзистора и ще тества напрежението на проводимост, напрежението на изключване (за MOSFET транзистори), ток на утечка, прагово напрежение, съпротивление или ще измери усилването на тока.
Как да проверим транзистора без разпояване
Проверката на изправността на транзистора, без да се разпоява от схемата е много проблемна и включва висок риск от грешка, тъй като резултатът от измерването може да бъде повлиян от други елементи във веригата. За да бъде надежден такъв тест, е важно да се знае схемата на системата и спецификата на отделните й елементи и техните взаимодействия. Въпреки това, на пазара има устройства, които имат функция, позволяваща проверка на правилното функциониране на транзисторите, без да е необходимо да ги разпояваме. Това могат да бъдат например осцилоскопи с функция за тестване на компоненти Rohde&Schwarz. Важно е, че в техническата документация на тези измервателни уреди можем да намерим диаграми, показващи правилното функциониране на избраните компоненти.
Осцилоскопи с функция тестване на компоненти
Разбира се, закупуването на осцилоскоп с функцията за тестване на компонентите е свързано със значителни разходи, но, например в случай на професионални услуги, това е отлична инвестиция, тъй като функцията за тестване на компонент ви позволява бързо да сравните характеристиките на устройства, към чиято изправност нямаме възражения с характеристиките на тези, изискващи ремонт. Това е идеален инструмент за диагностика, който значително съкращава времето за ремонт.
Как да проверим транзистора с мултиметър от офертата на TME
Използвайки каталога на TME, в продуктовата категория „цифрови преносими мултиметри” си струва да използвате филтър „тест на транзистор”. С това получавате списък с тези модели, които ви позволяват да тествате транзистора, както с използването на класически сонди, така и с използването на специални слотове за пинове, работещи с pnp и npn транзистори. Ще намерите продукти на такива марки като напр. Peaktech, B&K Precision, Axiomet или Uni-T. Всички избрани модели са компактни устройства, оборудвани с подсветени течнокристални дисплеи, няколко гнезда и четливо копче за избор на режим на работа. Повечето от тях също са защитени с капаци, изработени от здрава и поглъщаща ударите пластмаса, за да се увеличи експлоатационният им живот.
Transfer Multisort Elektronik (TME) е един от най-големите световни дистрибутори на електронни компоненти, електротехнически части, работилно оборудване и индустриална автоматизация. Каталогът включва над 1 500 000 продукта от 1 300 водещи производители. Модерните логистични центрове на TME в Лодз и Рзгов (Полша), с обща площ над 40 000 м², изпращат почти 6 000 пакета ежедневно до клиенти в над 150 държави.
TME също така инвестира в развитието на знанията и уменията на млади инженери и ентусиасти по електроника чрез проекта TME Education, както и подкрепя технологичната общност чрез серията TechMasterEvent, насърчавайки иновациите и обмена на опит.
