Проверка транзистора мультиметром¶
Проверка транзистора мультиметром — это комплекс измерительных операций, выполняемых универсальным измерителем (мультиметром) в режиме прозвонки диодов или измерения сопротивления, позволяющий оценить работоспособность биполярного или полевого транзистора и выявить наиболее характерные отказы: обрывы, короткие замыкания, пробой p-n-переходов и утечки.
¶Типы транзисторов и их структура
Биполярные транзисторы (БТ) состоят из трёх чередующихся полупроводниковых областей, образующих два p-n-перехода: эмиттерный (Э) и коллекторный (К), разделённые базой (Б). По структуре различают p-n-p и n-p-n транзисторы. Внутреннее устройство таково, что эмиттерный и коллекторный переходы включены встречно-параллельно относительно базы, и это определяет методику проверки.
Полевые транзисторы (МДП-структуры, MOSFET) управляются напряжением на затворе (Gate) и имеют выводы: сток (Drain), исток (Source), затвор (Gate). Различают n-канальные и p-канальные приборы, а также с индуцированным или встроенным каналом. Принцип проверки существенно отличается от методики для БТ.
¶Подготовка к проверке
Перед измерением транзистор необходимо выпаять из платы хотя бы одним выводом (обычно базой или затвором), чтобы исключить влияние внешних компонентов. Если транзистор остался в схеме, результаты измерений будут недостоверными из-за шунтирующих резисторов, конденсаторов и других элементов.
Мультиметр переключают в режим прозвонки диодов (символ диода на переключателе). В этом режиме прибор подаёт на щупы небольшое испытательное напряжение и отображает падение напряжения на испытуемом переходе. Красный щуп подключается к «+», чёрный — к «−».
¶Проверка биполярного транзистора
¶Прозвонка переходов
Для n-p-n транзистора проверяют два перехода:
- Эмиттерный переход (база — эмиттер): красный щуп на базу, чёрный на эмиттер. Прибор должен показать падение напряжения 0,5–0,7 В (для кремниевых) или 0,2–0,3 В (для германиевых). При обратной полярности — «обрыв» (∞).
- Коллекторный переход (база — коллектор): красный щуп на базу, чёрный на коллектор. Аналогично ожидается 0,5–0,7 В.
Для p-n-p транзистора полярность щупов меняется на противоположную: чёрный щуп на базу, красный — на эмиттер и коллектор.
¶Проверка на замыкание между коллектором и эмиттером
При подключении щупов между коллектором и эмиттером (в любом направлении) прибор должен показывать обрыв. Наличие малого сопротивления или отображение значения падения напряжения указывает на пробой или короткое замыкание К-Э, что характерно для отказа транзистора.
¶Оценка коэффициента усиления
Некоторые мультиметры имеют специальный режим hFE (проверка коэффициента передачи тока базы). Транзистор устанавливают в соответствующее гнездо (с учётом структуры n-p-n / p-n-p и последовательности выводов). Отсутствие показания или крайне малое значение hFE при исправных переходах указывает на деградацию прибора.
¶Проверка полевого транзистора
Методика для MOSFET отличается, поскольку управляющий переход изолирован от канала.
- Мультиметр устанавливают в режим прозвонки диодов.
- Красный щуп подключают к стоку, чёрный — к истоку. Прибор покажет падение напряжения на встроенном защитном диоде (обычно 0,4–0,7 В) — это норма для n-канального транзистора с индуцированным каналом.
- Затвор кратковременно соединяют с истоком (разряжая ёмкость затвора). Повторное измерение сток-исток должно показать обрыв — канал закрыт.
- Затвор кратковременно соединяют с красным щупом (подавая положительное напряжение относительно истока), открывая канал. Повторное измерение сток-исток покажет близкое к нулю сопротивление — канал открыт.
Если канал не открывается или не закрывается, транзистор неисправен. Для p-канальных приборов полярность подачи управляющего напряжения обратная.
¶Типичные отказы и их проявления
| Отказ | Проявление при измерении |
|---|---|
| Пробой p-n-перехода | Малое сопротивление в обоих направлениях |
| Обрыв перехода | «∞» в обоих направлениях |
| Утечка базы | Сопротивление база-эмиттер/коллектор завышено |
| Короткое замыкание К-Э | Низкое сопротивление между К и Э |
| Деградация hFE | Коэффициент усиления резко снижен |
¶Ограничения метода
Мультиметр не позволяет оценить быстродействие, предельные токи и напряжения, а также выявить нестабильные отказы, проявляющиеся при нагреве. Для полной диагностики используют осциллограф, генератор сигналов и стенды для измерения ВАХ. Методика проверки MOSFET с индуцированным каналом неприменима к приборам со встроенным каналом ( depletion-тип), у которых канал открыт при нулевом напряжении на затворе.
Источники:
- Датты Б. М. «Основы полупроводниковой электроники»
- Фролов В. Ф., Гурьев С. А. «Полупроводниковые приборы и микроэлектроника»
- Руководства по эксплуатации цифровых мультиметров (DT-830, Fluke 87)