Как проверить мультиметром транзистор: цифровые приборы

k3878 аналог — advODKA.com

advodka.com

Проверка работоспособности полевого транзистора

Этот тип полупроводниковых элементов также называют mosfet и моп компонентами. На рисунке 4 показано графическое обозначение n- и p-канальных полевиков в принципиальных схемах.

Рис 4. Полевые транзисторы (N- и P-канальный)

Для проверки этих устройств подключаем щупы к мультиметру, таким же образом, как и при тестировании биполярных полупроводников, и устанавливаем тип тестирования «прозвонка». Далее действуем по следующему алгоритму (для n-канального элемента):

1. Касаемся черным проводом ножки «с», а красным – вывода «и». Отобразится сопротивление на встроенном диоде, запоминаем показание.
2. Теперь необходимо «открыть» переход (получится только частично), для этого щуп с красным проводом соединяем с выводом «з».
3. Повторяем измерение, проведенное в п. 1, показание изменится в меньшую сторону, что говорит о частичном «открытии» полевика.
4. Теперь необходимо «закрыть» компонент, с этой целью соединяем отрицательный щуп (провод черного цвета) с ножкой «з».
5. Повторяем действия п. 1, отобразится исходное значение, следовательно, произошло «закрытие», что говорит об исправности компонента.

Для тестирования элементов p-канального типа последовательность действий остается той же, за исключением полярности щупов, ее нужно поменять на противоположную.

Заметим, что биполярные элементы, у которых изолированный затвор (IGBT), тестируются также, как описано выше. На рисунке 5 показан компонент SC12850, относящийся к этому классу.

Рис 5. IGBT транзистор SC12850

Для тестирования необходимо выполнить те же действия, что и для полевого полупроводникового элемента, с учетом, что сток и исток последнего будут соответствовать коллектору и эмиттеру.

В некоторых случаях потенциала на щупах мультиметра может быть недостаточно (например, чтобы «открыть» мощный силовой транзистор), в такой ситуации понадобится дополнительное питание (хватит 12 вольт). Подключать его нужно через сопротивление 1500-2000 Ом.

Проверка мультиметром

Перед началом проверки на исправность полевого транзистора мультиметром, рекомендуется принять определенные меры безопасности, с целью предотвращения выхода транзистора из строя. Полевые транзисторы обладают высокой чувствительностью к статическому электричеству, поэтому перед их проверкой необходимо организовать заземление. Для снятия с себя накопленных статических зарядов, следует воспользоваться антистатическим заземляющим браслетом, надеваемым на руку. В случае отсутствия такого браслета можно просто коснуться рукой батареи отопления или других заземленных предметов.

Хранение полевых транзисторов, особенно с малой мощностью, должно осуществляться с соблюдением определенных правил. Одно из них заключается в том, что выводы транзисторов в этот период, находятся в замкнутом состоянии между собой. Конфигурация цоколей, то есть расположение выводов в различных моделях транзисторов может отличаться. Однако их маркировка остается неизменной, в соответствии с общепринятыми стандартами. Затвор по-английски означает Gate, сток — Drain, исток — Source, а для маркировки используются соответствующие буквы G, D и S. Если маркировка отсутствует необходимо воспользоваться специальным справочником или официальным документом от производителя электронных компонентов.

Проверку можно выполнить с помощью , но более удобной и эффективной будет прозвонка цифровым мультиметром, настроенным на тестирование p-n-переходов. Полученное значение сопротивления, отображаемое на дисплее, на пределе х100 численно будет соответствовать напряжению на р-п-переходе в милливольтах. После подготовки можно переходить к непосредственной проверке. Прежде всего нужно знать, что исправный транзистор обладает бесконечным сопротивлением между всеми его выводами. Прибор должен показывать такое сопротивление независимо от полярности щупов, то есть прикладываемого напряжения.

Современные мощные полевые транзисторы имеют встроенный диод, расположенный между стоком и истоком. В результате, при решении задачи, как прозвонить полевой транзистор мультиметром, канал сток-исток, ведет себя аналогично обычному диоду. Отрицательным щупом черного цвета необходимо коснуться подложки — стоку D, а положительным красным щупом — вывода истока S. Мультиметр покажет наличие прямого падения напряжения на внутреннем диоде до 500-800 милливольт. В обратном смещении, когда транзистор закрыт, прибор будет показывать бесконечно высокое сопротивление.

Далее, черный щуп остается на месте, а красный щуп касается вывода затвора G и вновь возвращается к выводу истока S. В этом случае мультиметр покажет значение, близкое к нулю, независимо от полярности приложенного напряжения. Транзистор откроется в результате прикосновения. Некоторые цифровые устройства могут показывать не нулевое значение, а 150-170 милливольт.

Если после этого, не отпуская красного щупа, коснуться черным щупом вывода затвора G, а затем возвратить его к выводу подложки стока D, то в этом случае произойдет закрытие транзистора, и мультиметр вновь отобразит падение напряжения на диоде. Такие показания характерны для большинства п-канальных устройств, используемых в видеокартах и материнских платах. Проверка р-канальных транзисторов осуществляется таким же образом, только со сменой полярности щупов мультиметра.

Такие полупроводниковые элементы, как транзисторы, являются неотъемлемой частью практически всех электронных схем — от радиоприемников до системных плат сверхсложных вычислительных центров. Проверка этого элемента на работоспособность — операция, которую обязан уметь выполнять любой человек, так или иначе занимающийся ремонтом электронных плат, будь он профессиональный ремонтник или любитель.

Для осуществления этой операции можно применять специальный тестер транзисторов, но если его нет под рукой, или в его надежности есть сомнения, можно воспользоваться самым обыкновенным мультиметром. Даже те модели, которые не имеют специального гнезда для проверки биполярных или полевых транзисторов, могут быть использованы для точной проверки. Для этого мультиметр выставляется в режим максимального сопротивления, либо «прозвонки», если таковой есть.

Основные типы транзисторов

Существует два основных типа транзисторов – биполярные и полевые. В первом случае выходной ток создается при участии носителей обоих знаков (дырок и электронов), а во втором случае – только одного. Определить неисправность каждого из них поможет прозвонка транзистора мультиметром.

Биполярные транзисторы по своей сути являются полупроводниковыми приборами. Они оборудованы тремя выводами и двумя р-п-переходами. Принцип действия этих устройств предполагает использование положительных и отрицательных зарядов – дырок и электронов. Управление протекающими токами выполняется с помощью специально выделенного управляющего тока. Данные устройства широко применяются в электронных и радиотехнических схемах.

Биполярные транзисторы состоят из трехслойных полупроводников двух типов – «р-п-р» и «п-р-п». Кроме того в конструкции имеется два р-п-перехода. Соединение полупроводниковых слоев с внешними выводами осуществляется через невыпрямляющие полупроводниковые контакты. Средний слой считается базой, которая подключается к соответствующему выводу. Два слоя, расположенные по краям, также подключены к выводам – эмиттеру и коллектору. На электрических схемах для обозначения эмиттера используется стрелка, показывающая направление тока, протекающего через транзистор.

В разных типах транзисторов у дырок и электронов – носителей электричества могут быть собственные функции. Более всего распространен тип п-р-п из-за лучших параметров и технических характеристик. Ведущую роль в таких устройствах играют электроны, выполняющие основные задачи по обеспечению всех электрических процессов. Они примерно в 2-3 раза более подвижные, чем дырки, поэтому и обладают повышенной активностью. Качественные улучшения приборов происходят также за счет площади перехода коллектора, которая значительно больше площади перехода эмиттера.

В каждом биполярном транзисторе имеется два р-п-перехода. Когда выполняется проверка транзистора мультиметром, это позволяет проверять работоспособность устройств, контролируя значения сопротивлений переходов при подключении к ним прямого и обратного напряжения. Для нормальной работы п-р-п-устройства на коллектор подается положительное напряжение, под действием которого открывается базовый переход. После возникновения базового тока, появляется коллекторный ток. При возникновение в базе отрицательного напряжения, транзистор закрывается и течение тока прекращается.

Базовый переход в р-п-р-устройствах открывается под действием отрицательного напряжения на коллекторе. Положительное напряжение дает толчок для закрытия транзистора. Все необходимые коллекторные характеристики на выходе можно получить, плавно изменяя значения тока и напряжения. Это позволяет эффективно проверить биполярный транзистор тестером.

Существуют электронные устройства, все процессы в которых управляются действием электрического поля, направленного перпендикулярно току. Эти приборы называются полевыми или униполярными транзисторами. Основными элементами являются три контакта – исток, сток и затвор. Конструкция полевого транзистора дополняется проводящим слоем, исполняющим роль канала, по которому течет электрический ток.

Данные устройства представлены модификациями «р» или «п»-канального типа. Каналы могут располагаться вертикально или горизонтально, а их конфигурация бывает объемной или приповерхностной. Последний вариант также разделяется на инверсионные слои, содержащие обогащенные и обедненные. Формирование всех каналов происходит под воздействием внешнего электрического поля. Устройства с приповерхностными каналами имеют структуру, в состав которой входит металл-диэлектрик-полупроводник, поэтому они называются МДП-транзисторами.

Как проверить полевой транзистор мультиметром

Этот прибор управляется электрическим полем, которое создаёт напряжение. Это одно из главных отличий от биполярного полупроводникового ключа. Униполярные транзисторы делят на два типа. Первый имеет изолированный затвор. Второй p-n переходы. Независимо от типа бывают n-, или p-канальные. Большинство полевых транзисторов имеют три вывода: исток, сток и затвор. Если сравнивать с биполярным, то это аналоги эмиттера, коллектора и базы.

Берём за основу проверку  устройства типа p-n. Независимо от типа канала (n, p), последовательность действий меняться не будет. Разница лишь в противоположном подключении щупов. Итак, для диагностики n-канального прибора нам понадобится:

• Установить на режим мультиметра «измерения R». Уровень 2000. Плюсовой щуп устанавливаем к истоку. Чёрный закрепляем на стоке. Измеряем сопротивление. Потом нужно щупы переставить. Замеряем вновь. Результаты при работающем транзисторе будут приблизительно равнозначными.
• Далее тестируем переход исток-затвор. Для этого ставим режим на мультиметре «проверка диодов». Плюс подключаем к затвору, а минус к истоку. Прибор в норме фиксирует падение U-ния около 650 мВ. Отсоединяем щупы и перемещаем: теперь чёрный находится у затвора, а красный у истока. Тестер должен показать единицу, то есть бесконечность. Это свидетельствует об исправности транзистора.
• Для проверки перехода сток-затвор оставляем мультиметр в режиме проверки диодов. Действуем аналогично пункту проверки p-n перехода исток-затвор.

Предлагаем пример проверки полевого транзистора в видеоролике:

Биполярный

Как проверить биполярный транзистор мультиметром? В первую очередь нужно выяснить, к какому из двух подтипов — npn или pnp он относится. Для этого вспомним, что же вообще такое биполярный транзистор.

Это полупроводниковый элемент, в котором реализован так называемый npn или pnp переход. N-p-n — это переход «электрон — дырка — электрон», p-n-p, соответственно, наоборот, «дырка — электрон — дырка». Конструктивно он состоит из трех частей — эмиттера, коллектора и базы. Фактически биполярник — это два сопряженных обыкновенных диода, у которых база является общей точкой соединения.

На схеме pnp транзистор отличается от своего npn-собрата направлением стрелки в круге — стрелки эмиттерного перехода. У схемы p-n-p она направлена к базе, у n-p-n — наоборот.

Эту разницу нужно знать для проверки биполярного транзистора. Pnp-схема открывается приложением к базе отрицательного напряжения, npn — положительного. Но перед этим необходимо выяснить, какой из контактов проверяемого транзистора является базой, какой эмиттером, а какой коллектором.

Инструкция здесь может быть следующая:

1. красный (плюсовой) щуп подключается к первому попавшемуся выводу, например левому, черным (минусовым) поочередно касаются центрального и правого. Фиксируют значение «1» на центральном, и 816 Ом, например, на правом;
2. красный щуп мультиметра закорачивают с центральным контактом, черный — поочередно с боковыми. Прибор выдает «1» на левом и какое-либо значение, допустим, 807 — на правом;
3. при контакте красного щупа мультиметра с правым выводом, а черного — с левым и центральным получаем в обоих случаях «1». Это означает, что база определена — это и есть правый контакт транзистора. А сам транзистор — pnp-типа.

В принципе, этого достаточно, чтобы сказать, что транзистор исправен. Теперь, чтобы проверить его структуру и конкретное расположение эмиттера и коллектора, закорачиваем черный (минусовой) щуп мультиметра с базой, а красный — по очереди с левым и центральным контактом.

Тот контакт, что дает меньшую величину сопротивления, будет коллекторным (в нашем случае 807 Ом). Тот, что большую — 816 Ом — является эмиттерным.

Проверка транзистора npn типа происходит так же, только к базе прикладывается плюсовой контакт.

Это способ проверки p-n переходов между базой и коллектором и базой и эмиттером. Показания мультиметра могут быть разными, в зависимости от типа транзистора, но всегда будут лежать в пределах 500-1200 Ом. Для завершения испытания коснитесь щупами эмиттера и коллектора. Исправный элемент при этом будет выдавать бесконечно большое сопротивление вне зависимости от своего типа, как бы вы ни меняли полярность. Если значение на экране отличается от «1» — один из переходов пробит, деталь непригодна к работе.

Проверка работоспособности полевого транзистора

Этот тип полупроводниковых элементов также называют mosfet и моп компонентами. На рисунке 4 показано графическое обозначение n- и p-канальных полевиков в принципиальных схемах.

Рис 4. Полевые транзисторы (N- и P-канальный)

Для проверки этих устройств подключаем щупы к мультиметру, таким же образом, как и при тестировании биполярных полупроводников, и устанавливаем тип тестирования «прозвонка». Далее действуем по следующему алгоритму (для n-канального элемента):

1. Касаемся черным проводом ножки «с», а красным – вывода «и». Отобразится сопротивление на встроенном диоде, запоминаем показание.
2. Теперь необходимо «открыть» переход (получится только частично), для этого щуп с красным проводом соединяем с выводом «з».
3. Повторяем измерение, проведенное в п. 1, показание изменится в меньшую сторону, что говорит о частичном «открытии» полевика.
4. Теперь необходимо «закрыть» компонент, с этой целью соединяем отрицательный щуп (провод черного цвета) с ножкой «з».
5. Повторяем действия п. 1, отобразится исходное значение, следовательно, произошло «закрытие», что говорит об исправности компонента.

Для тестирования элементов p-канального типа последовательность действий остается той же, за исключением полярности щупов, ее нужно поменять на противоположную.

Заметим, что биполярные элементы, у которых изолированный затвор (IGBT), тестируются также, как описано выше. На рисунке 5 показан компонент SC12850, относящийся к этому классу.

Рис 5. IGBT транзистор SC12850

Для тестирования необходимо выполнить те же действия, что и для полевого полупроводникового элемента, с учетом, что сток и исток последнего будут соответствовать коллектору и эмиттеру.

В некоторых случаях потенциала на щупах мультиметра может быть недостаточно (например, чтобы «открыть» мощный силовой транзистор), в такой ситуации понадобится дополнительное питание (хватит 12 вольт). Подключать его нужно через сопротивление 1500-2000 Ом.

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.

• 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.

Назначение и функции

Мультиметр предназначен для измерения трёх основных параметров электрической цепи: напряжения, силы тока и сопротивления. К этому базовому набору функций обычно добавляют режимы проверки целостности проводника и исправности полупроводниковых приборов. Более сложные и дорогие устройства способны определять ёмкость конденсаторов, индуктивность катушек, частоту сигнала и даже температуру исследуемого электронного компонента. По принципу работы мультиметры делят на две группы:

1. Аналоговые – устаревший вид, основанный на магнитоэлектрическом амперметре, дополненном резисторами и шунтами для измерения напряжения и сопротивления. Аналоговые тестеры относительно дёшевы, однако склонны давать большую погрешность из-за малого входного сопротивления. К другим недостаткам аналоговой системы относится чувствительность к полярности подключения и нелинейная шкала.

2. Цифровые – более точные и современные приборы. В бытовых моделях среднего ценового сегмента допустимая погрешность не превышает 1%, для профессиональных моделей — возможное отклонение лежит в пределах 0,1%. «Сердце» цифрового мультиметра – электронный блок с логическими микросхемами, счётчиком сигналов, декодером и драйвером дисплея. Информация отображается на жидкокристаллическом энергозависимом экране.

Погрешность бытовых цифровых тестеров не превышает 1%

В зависимости от назначения и специфики использования, мультиметры могут быть выполнены в различных форм-факторах и пользоваться разными источниками тока. Наибольшее распространение получили:

1. Портативные мультиметры со щупами – самые популярные как в быту, так и в профессиональной деятельности. Состоят из основного блока, оснащённого батареями или аккумулятором, к которому подключаются гибкие проводники-щупы. Для измерения того или иного электрического показателя щупы соединяют с электронным компонентом или участком цепи, а результат считывают с дисплея прибора.

2. Токоизмерительные клещи – в таком устройстве контактные площадки щупов сблокированы на подпружиненных губках. Пользователь разводит их в стороны, нажимая на специальную клавишу, а затем защёлкивает на том участке цепи, который нужно измерить. Зачастую токоизмерительные клещи допускают возможность подключения классических гибких щупов.

3. Стационарные мультиметры питаются от бытового источника переменного тока, отличаются высокой точностью и широким функционалом, могут работать со сложными радиоэлектронными компонентами. Основная сфера применения – проведение измерений при разработке, макетировании, ремонте и обслуживании электронных приборов.

4. Осциллографы-мультиметры или скопметры – сочетают в себе сразу два измерительных прибора. Могут быть как портативными, так и стационарными. Цена на такие устройства очень высока, что делает их сугубо профессиональным инженерным инструментом.

Как можно заметить, функции мультиметра могут варьироваться в достаточно широких пределах и зависят от вида, форм-фактора, ценовой категории прибора. Так, мультиметр для домашнего использования должен обеспечивать:

• Определение целостности проводника;
• Поиск «нуля» и «фазы» в бытовой электросети;
• Измерение напряжения переменного тока в бытовой электросети;
• Измерение напряжения маломощных источников постоянного тока (батарейки, аккумуляторы);
• Определение базовых показателей исправности электронных приборов – силы тока, сопротивления.

Бытовое применение мультиметра обычно сводится к прозвонке проводов, проверке исправности ламп накаливания, определению остаточного напряжения в батарейках.

В быту мультиметры используются для прозвонки проводов, проверки батареек и электрических схем

В то же время, требования, предъявляемые к профессиональным моделям, куда строже. Они определяются отдельно для каждого частного случая. Среди главных особенностей продвинутых тестеров стоит отметить:

• Возможность комплексной проверки диодов, транзисторов и других полупроводниковых приборов;
• Определение ёмкости и внутреннего сопротивления конденсаторов;
• Определение ёмкости аккумуляторных батарей;
• Измерение специфичных характеристик – индуктивности, частоты сигнала, температуры;
• Способность работать с большим напряжением и силой тока;
• Высокая точность измерений;
• Надёжность и долговечность прибора.

Важно помнить, что мультиметр – достаточно сложный электрический прибор, работать с которым следует грамотно и осторожно