Hogyan lehet egy tranzisztort hatékonyan tesztelni?

Gyors bemutató a tranzisztorok teszteléséhez

2022. március 11., péntek, 10:44

Címkék: mérés méréstechnika teszt tesztműszer tesztrendszerek TME

A 20. század közepén kifejlesztett tranzisztorok lettek az elektronika gyors fejlődésének alapjai. Az elektroncsövek helyettesítésével elindították az elektronikai eszközök és berendezések miniatürizálásának korszakát, amely a mai napig tart. Mint minden más alkatrész, a tranzisztor is meghibásodhat vagy megsérülhet. Ebben a cikkben bemutatjuk, hogyan ellenőrizheti ezen elektronikai alkatrészek helyes működését.

Mi is az a tranzisztor – alapvető információ

A legegyszerűbb válasz a következő: a tranzisztor egy 3-érintkezős (néha 4), félvezető eszköz, amely képes elektromos jeleket felerősíteni és áramszabályozó eszközként működni.

A tranzisztorok kereskedelmi forgalomba hozatala a múlt század közepén teljesen megváltoztatta az összes technológia fejlődését, beleértve az elektronikát is. A nagy és energiaigényes elektroncsövek ezekkel a miniatűr alkatrészekkel (nanométer méretű tranzisztorokkal) való helyettesítése, ahogy az a számítógépes mikroprocesszoroknál is történik, felgyorsította a technológia fejlődését, és eljutott a civilizációs fejlődés jelenlegi szintjére.

A tranzisztorokat több szempont szerint osztályozzák, amelyek közül a legfontosabbak:

  1. Bipoláris és unipoláris tranzisztorok;
  2. Germánium és szilícium tranzisztorok kifejezetten nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz (szilícium-karbid, gallium-nitrid, gallium-arzenid);
  3. Kis- vagy nagy teljesítményű tranzisztorok, alacsony- vagy nagyfrekvenciás tranzisztorok.

Az utolsó kettő a tranzisztorok készítéséhez használt anyagokra és az alapvető paraméterekre vonatkozik, és nem olyan fontos, mint az első pontban leírt szisztematika. Ez a tipológia döntő fontosságú, mert valójában két alapvető tranzisztortípust ír le, amelyek működési elvükben különböznek egymástól: a FET (unipoláris) tranzisztorokat és a bipoláris tranzisztorokat. Természetesen ezeken a típusokon belül vannak további altípusai is a tranzisztoroknak (MOSFET, JFET, IGBT stb.), de a működési elv ugyanaz.

A FET tranzisztorokban az áram egyetlen vezetőképességű félvezetőn folyik keresztül; ezért a kimeneti áram a vezérlőfeszültség függvénye. A működés elve egyszerű: a félvezető két elektródával van felszerelve - source S és drain D - az áram egy félvezető útvonalon (az ún. csatornán) folyik. A csatorna mentén egy további harmadik elektróda (G - gate) fut végig, amely a rákapcsolt feszültség hatására megváltoztatja a csatorna vezetőképességét, és így befolyásolja az átfolyó áramot. Ilyen egyszerű módon a FET lehetővé teszi az áram szabályozását egy adott áramkörön belül.

A bipoláris tranzisztorok bonyolultabb felépítésűek. Három különböző típusú - n vagy p (n - negatív, p - pozitív) vezetőképességű félvezető rétegből készülnek. Attól függően, hogy ezek a rétegek hogyan vannak elrendezve, két fő típusú bipoláris tranzisztort különböztetünk meg: PNP vagy NPN; azonban függetlenül attól, hogy melyikkel foglalkozunk, itt mindig megkülönböztetjük az E (emitter), B (bázis) és C (kollektor) réteget. A tranzisztor lehetővé teszi a bázis és az emitter között folyó kis áramot, hogy egy sokkal nagyobb áramot vezérelhessen, amely két másik kivezetés között folyik. Ha egy tranzisztor termináljai között DC feszültség áramlik úgy, hogy a p-típus a pozitív, az n-típus pedig a negatív pólusra van kötve, akkor áramot és egyfajta nyitott gate-et kapunk. Fordított polaritás esetén a kapu a nagy ellenállás miatt bezárul és az áram áramlása akadályozott.

Erősítő tulajdonságaiknak köszönhetően a tranzisztorokat többek között mindenféle erősítő felépítésénél alkalmazzák. Számos elektronikai áramkör alapvető szerkezeti elemeit alkotják, mint például áramforrások, generátorok, stabilizátorok vagy elektronikus nyomatékok, amelyeket a logikai kapuk építésénél kezdtek alkalmazni. Innen már nincs messze a tranzisztorok legelterjedtebb alkalmazása: a félvezető RAM és ROM memóriák felépítésében, vagyis a mikroprocesszorokban. Megvalósításuk nem lenne lehetséges a már elterjedt integrációs technológia (integrált áramkörök) nélkül.

A tranzisztor tesztelése - módszerek a tranzisztor működésének tesztelésére

A tranzisztorok helyes működésének ellenőrzésére a két legnépszerűbb módszer közül az egyik: klasszikus multiméter vagy speciálisan kialakított teszterek segítségével különféle elektronikus alkatrészek, köztük tranzisztorok tesztelésére. Ezekkel a módszerekkel a tranzisztort ki kell forrasztani az áramkörből és eltávolítani az áramköri lapról, bár amint azt később vázoljuk, ezeknek az alkatrészeknek a tesztelése e lépés nélkül is lehetséges.

Hogyan teszteljük a tranzisztort mérőműszerrel?

Az ilyen bipoláris tranzisztorteszt vagy a multiméter ohmmérő üzemmódba kapcsolásával (ellenállásteszt), vagy diódatesztre való átkapcsolással végezhető el; az első esetben a határértéket 2 kOhm-ra kell beállítani. A következő lépés annak meghatározása, hogy npn vagy pnp tranzisztorral van-e dolgunk - ebben a műszaki dokumentáció segíthet. Feltételezve, hogy pnp típussal van dolgunk, és úgy döntünk, hogy ohmmérő módban tesztelünk, a következőképpen járjunk el:

  • Csatlakoztassa a multiméter negatív szondáját a bázis kimenethez (általában ez egy fekete szonda), a pozitív szondát (piros) pedig először a kollektorhoz, majd az emitterhez. Az ~500 -1500 Ohm tartományba eső érték kijelzése megerősíti a tranzisztor helyes működését.
  • Csatlakoztassa a piros szondát a bázishoz, a fekete szondát pedig először a kollektorhoz, majd az emitterhez. Megfelelően működő tranzisztor esetén a multiméternek jeleznie kell, hogy a mért érték kívül esik a megadott tartományon.
  • Mind a pozitív, mind a negatív szonda érinti a tranzisztor érintkezőit, amelyek a kollektor és az emitter megfelelői. A mért eredmény 1 legyen, függetlenül attól, hogy pozitív vagy negatív szondát alkalmaztunk.
  • Az ellenállást mindkét irányban teszteljük. Ha mindkét irányban 1-et kapunk (az ellenállás a végtelenbe tart), az hibás tranzisztort jelez. A nulla vagy nullához közeli értéket azonos módon értelmezzük.

Feltételezve, hogy a tranzisztorunk npn típusú és a dióda tesztelése mellett döntünk (mivel ez a típusú tranzisztor két párhuzamos diódával rendelkező rendszerre hasonlít), először a multimétert kell a megfelelő üzemmódba kapcsolni, majd a piros diódát a bázishoz csatlakoztatni, a feketét pedig az emitterhez. Ezt az eljárást követően a mérőnek egy adott egyenfeszültség-értéket kell mutatnia a kijelzőjén, amelyet össze kell hasonlítani a vizsgált tranzisztor műszaki dokumentációjában szereplő adatokkal. Ez annak ellenőrzésére szolgál, hogy a kapott mérési érték az alkatrész gyártója által meghatározott minimum és maximum között van. Ha igen, akkor a tranzisztor megfelelően működik.

A tranzisztorok megfelelő működésére vonatkozó fenti teszteken kívül mérhető a h21-gyel jelölt áramerősítés is, de ehhez a mérőt fel kell szerelni egy speciális aljzattal az ilyen elemek tesztelésére. Ebben az esetben kapcsolja át a készüléket hFE módba, majd csatlakoztassa a tranzisztor kivezetéseit a megfelelő B, E és C szimbólumokkal jelölt aljzatokba (bázis, emitter, kollektor), és olvassa le a mért DC gain értéket az LCD képernyőről.

MOSFET és JFET tranzisztorok

MOSFET tranzisztorok elég trükkösek is lehetnek. Esetükben a mérőt "dióda teszt" állásba állítjuk, majd a következő műveletsort hajtjuk végre:

  • pozitív szonda a drainre, a negatív a gate-re (kb. 2 másodpercig),
  • negatív szonda a source-ra (2 másodperc),
  • negatív szonda a drainre, pozitív a gate-re,
  • pozitív szonda a source-ra.

Miután ezt a kombinációt elvégezte, a piros szonda utolsó csatlakoztatásakor a source-hoz - nem előbb - valamilyen mért értéknek kell megjelennie a multiméter képernyőjén. Ha bármilyen eredmény már korábban megjelent, akkor a tesztelt tranzisztor hibás. Ez egy egyszerű ténynek köszönhető: a gate-et el kell szigetelni a többi áramkörtől, és így semmilyen érték sem jelenhet meg.

A JFET tranzisztorokkal egészen más a helyzet. Ha tesztelni szeretné őket, ne feledje, hogy alacsony az ellenállásuk a drain és a source között, és ezeknek a tranzisztoroknak a csatornája "lecsípődik" a rákapcsolt feszültség hatására. Ezért, meghibásodás esetén az is előfordulhat, hogy az ilyen tranzisztort ki kell cserélni egy újra, mert a tesztelt biztosan hibás.Érdemes megjegyezni, hogy az unipoláris (FET) tranzisztorok érzékenyek a statikus elektromosságra. A gondatlan vagy nem megfelelő mérés ezért károsíthatja a korábban működő alkatrészt. Ez még inkább igaz az IGBT tranzisztorokra.

Tranzisztorok tesztelése elektronikus alkatrésztesztelőkkel

A többfunkciós elektronikai alkatrésztesztelők klasszikus multiméterekre emlékeztető, kisméretű eszközök, melyeket tranzisztorok, ellenállások, kondenzátorok, diódák és sok más hagyományos elektronikában használt elem tesztelésére használnak. Feszültséget, ellenállást és számos egyéb paramétert tudnak mérni, és a mért paramétereket megjeleníteni a kijelzőiken. Általában akkumulátorról üzemelnek (általában 9V vagy 12V), magas szintű automatikus működésűek, speciális aljzatokkal rendelkeznek az előlapon, így nagyon könnyen használhatók. Némelyikben klasszikus szondák vannak aljzatok helyett, de ezekkel is minden automatikus. Egyszerűen tartsa a szondát bármelyik érintkezőn, és a teszter automatikusan azonosítja az összes érintkezőt, felismeri a félvezető átmenet típusát, meghatározza a tranzisztor típusát, és teszteli a vezetési feszültséget, a lekapcsolási feszültséget (MOSFET-eknél), a szivárgási áramot, a küszöbfeszültséget, az ellenállást vagy megméri az áramerősítést.

Hogyan teszteljünk tranzisztort kiforrasztás nélkül?

A tranzisztor hatásfokának tesztelése anélkül, hogy az áramkörből kivennénk azt, nagyon problémás és nagy a hibakockázat is, mivel a mérési eredményeket az áramkör más elemei is befolyásolhatják. Ahhoz, hogy egy ilyen teszt érvényes legyen, fontos ismerni a rendszer sémáját, valamint egyes összetevőinek és kölcsönhatásaik sajátosságait. Vannak azonban a piacon olyan eszközök, amelyeknek van olyan funkciója, amely lehetővé teszi a tranzisztorok megfelelő működésének ellenőrzését anélkül, hogy ki kellene forrasztani azokat. Ilyenek lehetnek például a Rohde&Schwarz oszcilloszkópok alkatrészteszt funkcióval. Fontos, hogy ezeknek a mérőknek a műszaki dokumentációja diagramokat is tartalmaz, amelyek bemutatják a kiválasztott alkatrészek helyes működését.

Az alkatrészteszt funkcióval rendelkező oszcilloszkóp vásárlása természetesen jelentős ráfordítással jár, de például professzionális szolgáltatások esetében kiváló befektetés, hiszen az alkatrészteszt funkcióval gyorsan össze lehet hasonlítani azon eszközök jellemzőit, amelyek hatékonyságával kapcsolatban nincsenek fenntartásaink a javítást igénylők tulajdonságaival szemben. Ideális diagnosztikai eszközök ezek, amelyek jelentősen csökkentik a javításra fordított időt.

Hogyan teszteljünk tranzisztort multiméterrel a TME kínálatából?

A TME katalógusban a "hordozható digitális multiméterek" termékkategóriában állítsa be a "tranzisztorteszt" szűrőt. Így megkapja azoknak a modelleknek a listáját, amelyek lehetővé teszik a tranzisztorteszt elvégzését, mind a klasszikus szondák, mind pedig a pnp és npn tranzisztorokkal működő speciális érintkezős aljzatok használatával. Érdekesek lehetnek az olyan márkák termékei, mint a Peaktech, B&K Precision, Axiomet, vagy az Uni-T. Valamennyi kiválasztott modell kompakt egység, háttérvilágítású folyadékkristályos kijelzővel, több aljzattal és egy könnyen leolvasható főkapcsolóval az üzemmód kiválasztásához. A legtöbbjüket erős, ütéselnyelő műanyag burkolatok is védi a nagyobb tartósság érdekében.

A cikk forrása:

www.tme.eu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
BESZÁLLÍTÓI KAPCSOLATOK

Itt a lehetőség tajvani kapcsolatokat építeni!

Média Partnerek