Как проверить полевые транзисторы: Как проверить полевой транзистор мультиметром. Часть 1. Транзистор с управляющим p-n переходом. — Интернет-журнал «Электрон» Выпуск №4

Как проверить полевой транзистор мультиметром. Часть 1. Транзистор с управляющим p-n переходом. — Интернет-журнал «Электрон» Выпуск №4

Продолжаем рубрику проверки электрорадиоэлементов, и сегодня я представляю первую статью по проверке полевых транзисторов тестером или как сейчас принято говорить — мультиметром.

Перед началом проверки полевых транзисторов рассмотрим, какие бывают виды полевых транзисторов.

На рисунке 1 вы видите классификацию полевых транзисторов.

Из этого рисунку видно, что полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с управляющим p-n переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором.

В зарубежной литературе полевой транзистор с управляющим p-n переходом обозначается как JFET(junction gate field-effect transistor), а транзистор с изолированным затвором — MOSFET (Metall-Oxid-Semiconductor FET).

Сегодня я вам расскажу, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом, а в следующем выпуске журнал перейдем к проверке MOSFET транзистора, так что не забываем подписываться на журнал. Форма подписки после статьи.

Для начала кратко рассмотрим структуру транзистора и принцип его работы.

Полевые транзисторы бывают n-канальные и p-канальные. В виду того, что широкое распространение получили n-канальные полевые транзисторы, на их примере и рассмотрим принцип работы полевого транзисторы с управляющим p-n переходом.

Итак, транзистор состоит из n-полупроводника с внедренными в него высоколегированными n-областями с большой концентрацией носителей заряда – электронов. Сам полупроводник находится на подложке p-типа, которая соединена с еще одной p-областью. Вместе эти области называются затвором (gate). Таким образом, каждая высоколегированная n-область создает с p-подложкой свой p-n переход.

Та часть n-полупроводника, которая находится между p-областями (затворами) называется каналом (в частности каналом n-типа).

Если к высоколегированным n-областям подключить источник напряжение, то в канале создастся электрическое поле, под воздействием этого поля электроны из n-области, к которой подключен «минус» источника будут перемещаться в n-область, к которой подключен «плюс» источника напряжения. Таким образом, через канал потечет электрический ток. Величина этого тока будет напрямую зависеть от электропроводности канала, которая в свою очередь зависит от площади поперечного сечения канала. Нетрудно догадаться, что площадь поперечного сечения канала зависит от ширины p-n переходов.

Та область, от которой движутся носители заряда, а в случае n-канала это электроны, называется истоком (source), а к которой движутся – стоком (drain).

Если на затвор относительно истока подать отрицательное напряжение, то p-n переход, образованный между затвором и истоком будет смещаться в обратном направлении, при этом ширина запирающего слоя будет увеличиваться, тем самым сужая размеры канала и уменьшая электропроводность.

Таким образом, изменяя напряжение между затвором и истоком, мы можем управлять током через канал полевого транзистора.

На этом об устройстве полевого транзистора все, далее в подробности углубляться я не буду, так как этого будет достаточно, что бы понять, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом.

Исходя из вышеизложенного можно составить эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом, как мы делали при проверке биполярного транзистора.

При составлении схемы будем руководствоваться следующими принципами:

1. В транзисторе имеются два p-n перехода, первый между затвором и истоком, второй между затвором и стоком.

2. Канал между истоком и стоком при отсутствии отрицательного запирающего напряжения на затворе не закрыт и электропроводен, то есть имеет определенное значение сопротивления.

3. Теперь p-n переходы обозначим диодами, а электропроводность канала резистором.

Составляем эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом.

Теперь зная эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом можно построить алгоритм или схему проверки полевого транзистора.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа.

1. Проверка сопротивления канала (на рис. R)

Для проверки сопротивления канала с помощью мультиметра необходимо на приборе установить режим измерения сопротивления, предел измерения 2000 Ом.

Измерить сопротивление между истоком и стоком транзистора при разной полярности подключения щупов мультиметра.

Значения сопротивления канала при разной полярности подключения щупов должны быть примерно одинаковыми.

2. Проверка p-n перехода исток-затвор (на рис. VD1).

Включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный (плюсовой ) щуп мультиметра подключаем на затвор (имеет p-проводимость), а черный на исток. Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе, которое должно быть в пределах 600-700 мВ.

Меняем полярность подключения щупов (красный на исток, черный на затвор), мультиметр, в случае исправности транзистора показывает бесконечность (на дисплее «1»), то есть переход включен в обратном направлении и закрыт.

3. Проверка p-n перехода сток-затвор (на рис. VD2).

Так же проверяем исправность p-n перехода сток-затвор. То есть включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный (плюсовой ) щуп мультиметра подключаем на затвор (имеет p-проводимость), а черный на сток. Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе затвор-сток, которое должно быть в пределах 600-700 мВ.

Меняем полярность подключения щупов (красный на сток, черный на затвор), мультиметр, в случае исправности транзистора показывает бесконечность (на дисплее «1»), то есть переход включен в обратном направлении и закрыт.

Если все три условия выполнились, то считается, что полевой транзистор исправен.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом p-типа.

Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом p-типа осуществляется по вышеизложенному алгоритму, за исключением того, что при проверке p-n переходов полярность подключения щупов мультиметра меняется на противоположную.

Для наглядности и простоты понимания процесса я записал для вас видео как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом, где я проверяю транзистор с каналом p-типа.

Проверка полевого транзистора с помощью мультиметра

1. Радиоэлектроника
2. Схемотехника
3. Основы электроники и схемотехники
4. Том 3 – Полупроводниковые приборы

1. Книги / руководства / серии статей
2. Основы электроники и схемотехники. Том 3. Полупроводниковые приборы

Добавлено 10 апреля 2018 в 13:11

Сохранить или поделиться

Тестирование полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра может показаться относительно простой задачей, поскольку может показаться, что в нем для проверки есть только один PN переход: измеряется либо между затвором и истоком, либо между затвором и стоком.

Оба мультиметра показывают непроводимость (высокое сопротивление) перехода затвор-каналОба мультиметра показывают проводимость (низкое сопротивление) перехода затвор-канал

Тем не менее, еще одна задача – это тестирование целостности канала сток-исток. Помните, как упоминалось в последнем разделе, как заряд, сохраненный емкостью PN перехода затвор-канал, может удерживать полевой транзистор в закрытом состоянии без прикладывания внешнего напряжения? Это может произойти, даже когда вы держите полевой транзистор в руке, чтобы проверить его! Следовательно, любые показания мультиметра при проверке целостности этого канала будут непредсказуемыми, так как вы точно не знаете, сохранен ли на переходе затвор-канал заряд. Конечно, если вы заранее знаете, какие выводы на устройстве являются затвором, истоком и стоком, вы можете подклюить перемычку между затвором и истоком, чтобы устранить любой сохраненный заряд, а затем без проблем приступить к проверке целостности канала исток-сток. Однако, если вы не знаете, где какой вывод, непредсказуемость соединения исток-сток может запутать вас при определении назначения выводов.

Хорошей стратегией, которой следует придерживаться при тестировании полевого транзистора, является вставка выводов транзистора непосредственно перед тестированием в антистатический пенопласт (материал, используемый для доставки и хранения чувствительных электронных компонентов). Проводимость пенопласта будет обеспечивать резистивное соединение между всеми выводами транзистора, когда они будут вставлены в него. Это соединение гарантирует, что всё остаточное напряжение на PN переходе затвор-канал будет нейтрализовано, таким образом, «открывая» канал для точной проверки мультиметром целостность соединения исток-сток.

Поскольку канал полевого транзистора представляет собой единый, непрерывный полупроводниковый материал, обычно нет разницы между выводами истока и стока. Проверка сопротивления от истока к стоку должна давать то же значение, что и проверка от стока к истоку. Это сопротивление должно быть относительно низким (максимум несколько сотен ом) при напряжении на PN переходе затвор-исток, равном нулю. При прикладывании напряжения обратного смещения между затвором и истоком закрытие канала должно быть видно по значению увеличившегося сопротивления на мультиметре.

Оригинал статьи:

Теги

PN переходМультиметрОбучениеПолевой транзисторЭлектроника

Сохранить или поделиться

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять
комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus. com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации
комментария требуется время на премодерацию.

Как проверить полевые транзисторы. Как проверить полевой транзистор с управляющим P-N переходом

Полевые транзисторы — полупроводниковые приборы, в которых управление переходными процессами, а также величиной выходного тока осуществляется изменением величины электрического поля. Существует два вида данных устройств: с (в свою очередь делятся на транзисторы со встроенным каналом и с индукционным каналом) и с управляемым переходом. Полевые транзисторы благодаря своим уникальным характеристикам находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре: блоках питания, телевизорах, компьютерах и др.

При ремонте такой техники наверняка каждый начинающий радиолюбитель сталкивался с таким вопросом: как проверить полевой транзистор? Чаще всего с проверкой таких элементов можно столкнуться при ремонте импульсных блоков питания. В этой статье мы подробно расскажем, как это правильно сделать.

Как
проверить полевой транзистор омметром

В первую очередь, чтобы приступить к проверке полевого транзистора, необходимо разобраться с его «цоколевкой», то есть с расположением выводов. На сегодняшний день существует множество различных исполнений таких элементов, соответственно, расположение электродов у них отличается. Часто можно встретить полупроводниковые транзисторы с подписанными контактами. Для маркировки используют латинские литеры G, D, S. Если же подписи нет, то необходимо воспользоваться справочной литературой.

Итак, разобравшись с маркировкой контактов, рассмотрим, как проверить полевой транзистор. Следующим шагом будет принятие необходимых мер безопасности, потому что полевые приборы очень чувствительны к статическому напряжению, и чтобы предотвратить выход из строя такого элемента, необходимо организовать заземление. Чтобы снять с себя накопленный статический заряд, обычно надевают на запястье антистатический заземляющий браслет.

Не следует также забывать, что хранить полевые транзисторы необходимо с замкнутыми выводами. Сняв статическое напряжение, можно переходить к процедуре проверки. Для этого понадобится простой омметр. У исправного элемента между всеми выводами сопротивление должно стремиться к бесконечности, но при этом существуют некоторые исключения. Сейчас мы рассмотрим, как проверить полевой транзистор n-типа.

Прикладываем положительный щуп прибора к электроду затвора (G), а отрицательный щуп к контакту истока (S). В этот момент начинает заряжаться емкость затвора и элемент открывается. При измерении сопротивления между истоком и стоком (D) омметр покажет некоторую величину сопротивления. В разных типах транзисторов эта величина различна. Если закоротить выводы транзистора, то сопротивление между стоком и истоком снова будет стремиться к бесконечности. Если этого не произошло, значит, транзистор неисправен.

Если вы спросите, как проверить полевой транзистор P-типа, то ответ прост: повторяем вышеописанную процедуру, только меняем полярность. Не следует также забывать, что современные мощные полевые транзисторы между истоком и стоком имеют встроенный диод, соответственно «прозванивается» он только в одну сторону.

Проверка полевого транзистора мультиметром

При наличии прибора «мультиметра», можно проверить полевой транзистор. Для этого выставляем в режим «прозвонки» диодов и вводим полевой элемент в режим насыщения. Если транзистор N-типа, то минусовым щупом касаемся стока, а плюсовым — затвора. Исправный транзистор в таком случае открывается. Переносим плюсовой щуп, не отрывая минусового, на исток, и мультиметр показывает какое-то значение сопротивления. После этого запираем транзистор: не отрывая щупа от истока, минусовым касаемся затвора и возвращаем на сток. Транзистор заперт, и сопротивление стремится к бесконечности.

Многие радиолюбители спрашивают: «Как проверить полевой транзистор, не выпаивая?» Сразу ответим, что стопроцентного способа не существует. Для этого используют мультиметр с колодкой HFE, но этот метод часто дает сбой, и можно потратить много времени впустую.

Полупроводниковые элементы используются практически во всех электронных схемах. Те, кто называют их наиболее важными и самыми распространенными радиодеталями абсолютно правы. Но любые компоненты не вечны, перегрузка по напряжению и току, нарушение температурного режима и другие факторы могут вывести их из строя. Расскажем (не перегружая теорией), как проверить работоспособность различных типов транзисторов (npn, pnp, полярных и составных) пользуясь тестером или мультиметром.

Прежде, чем проверить мультиметром любой элемент на исправность, будь то транзистор, тиристор, конденсатор или резистор, необходимо определить его тип и характеристики. Сделать это можно по маркировке. Узнав ее, не составит труда найти техническое описание (даташит) на тематических сайтах. С его помощью мы узнаем тип, цоколевку, основные характеристики и другую полезную информацию, включая аналоги для замены.

Например, в телевизоре перестала работать развертка. Подозрение вызывает строчный транзистор с маркировкой D2499 (кстати, довольно распространенный случай). Найдя в интернете спецификацию (ее фрагмент показан на рисунке 2), мы получаем всю необходимую для тестирования информацию.

Рисунок 2. Фрагмент спецификации на 2SD2499

Большая вероятность, что найденный даташит будет на английском, ничего страшного, технический текст легко воспринимается даже без знания языка.

Определив тип и цоколевку, выпаиваем деталь и приступаем к проверке. Ниже приведены инструкции, с помощью которых мы будем тестировать наиболее распространенные полупроводниковые элементы.

Проверка биполярного транзистора мультиметром

Это наиболее распространенный компонент, например серии КТ315, КТ361 и т.д.

С тестированием данного типа проблем не возникнет, достаточно представить pn переход в как диод. Тогда структуры pnp и npn будут иметь вид двух встречно или обратно подключенных диодов со средней точкой (см. рис.3).

Рисунок 3. «Диодные аналоги» переходов pnp и npn

Присоединяем к мультиметру щупы, черный к «СОМ» (это будет минус), а красный к гнезду «VΩmA» (плюс). Включаем тестирующее устройство, переводим его в режим прозвонки или измерения сопротивления (достаточно установить предел 2кОм), и приступаем к тестированию. Начнем с pnp проводимости:

1. Присоединяем черный щуп к выводу «Б», а красный (от гнезда «VΩmA») к ножке «Э». Смотрим на показания мультиметра, он должен отобразить величину сопротивления перехода. Нормальным считается диапазон от 0,6 кОм до 1,3 кОм.
2. Таким же образом проводим измерения между выводами «Б» и «К». Показания должны быть в том же диапазоне.

Если при первом и/или втором измерении мультиметр отобразит минимальное сопротивление, значит в переходе(ах) пробой и деталь требует замены.

1. Меняем полярность (красный и черный щуп) местами и повторяем измерения. Если электронный компонент исправный, отобразится сопротивление, стремящееся к минимальному значению. При показании «1» (измеряемая величина превышает возможности устройства), можно констатировать внутренний обрыв в цепи, следовательно, потребуется замена радиоэлемента.

Тестирование устройства обратной проводимости производится по такому же принципу, с небольшим изменением:

1. Красный щуп подключаем к ножке «Б» и проверяем сопротивление черным щупом (прикасаясь к выводам «К» и «Э», поочередно), оно должно быть минимальным.
2. Меняем полярность и повторяем измерения, мультиметр покажет сопротивление в диапазоне 0,6-1,3 кОм.

Отклонения от этих значений говорят о неисправности компонента.

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 составного транзистора

Такой полупроводниковый элемент еще называют «транзистор Дарлингтона», по сути это два элемента, собранные в одном корпусе. Для примера, на рисунке 6 показан фрагмент спецификации к КТ827А, где отображена эквивалентная схема его устройства.

Рис 6. Эквивалентная схема транзистора КТ827А

Проверить такой элемент мультиметром не получится, потребуется сделать простейший пробник, его схема показана на рисунке 7.

Рис. 7. Схема для проверки составного транзистора

Обозначение:

• Т – тестируемый элемент, в нашем случае КТ827А.
• Л – лампочка.
• R – резистор, его номинал рассчитываем по формуле h31Э*U/I, то есть, умножаем величину входящего напряжения на минимальное значение коэффициента усиления (для КТ827A – 750), полученный результат делим на ток нагрузки. Допустим, мы используем лампочку от габаритных огней автомобиля мощностью 5 Вт, ток нагрузки составит 0,42 А (5/12). Следовательно, нам понадобится резистор на 21 кОм (750*12/0,42).

Тестирование производится следующим образом:

1. Подключаем к базе плюс от источника, в результате должна засветиться лампочка.
2. Подаем минус – лампочка гаснет.

Такой результат говорит о работоспособности радиодетали, при других результатах потребуется замена.

Как проверить однопереходной транзистор

В качестве примера приведем КТ117, фрагмент из его спецификации показан на рисунке 8.

Рис 8. КТ117, графическое изображение и эквивалентная схема

Проверка элемента осуществляется следующим образом:

Переводим мультиметр в режим прозвонки и проверяем сопротивление между ножками «Б1» и «Б2», если оно незначительное, можно констатировать пробой.

Как проверить транзистор мультиметром, не выпаивая их схемы?

Этот вопрос довольно актуальный, особенно в тех случаях, если необходимо тестировать целостность smd элементов. К сожалению, только биполярные транзисторы можно проверить мультиметром не выпаивая из платы. Но даже в этом случае нельзя быть уверенным в результате, поскольку не редки случаи, когда p-n переход элемента зашунтирован низкоомным сопротивлением.

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.

Общий алгоритм проверки

Как проверить транзистор мультиметром? В общем и целом алгоритм выглядит так:

Дальнейшие действия по проверке будут зависеть от того, какого типа элемент требуется проверить. В основном в электронике применяются полупроводниковые элементы двух видов — биполярный и полевой.

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.

Обратите внимание, что определить описанным ниже способом, какой из контактов — база, а какие — эмиттер и коллектор, можно только у исправного элемента. Сам по себе факт прохождения транзистором этой проверки говорит о том, что он, скорее всего, исправен.

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 без выпаивания

Если у вас нет уверенности, что проверять нужно именно этот транзистор, измерить его параметры можно и на плате, не выпаивая. Но при этом мультиметр должен показывать значения в пределах 500-1200 Ом. Если они измеряются единицами или даже десятками Ом — схема зашунтирована низкоомными резисторами. Для точной проверки транзистор придется выпаять.

Полевой

Полевой, он же — mosfet транзистор отличается от биполярного тем, что в нем может протекать либо только положительный заряд, либо только отрицательный («дырка» или электрон). Его контакты имеют иное значение — затвор, сток, исток.

Как проверить полевой транзистор мультиметром? Методика проверки почти та же, что и в предыдущем случае, но предварительно, во избежание выхода элемента из строя, необходимо снять с себя заряд статического электричества, так как полевик очень чувствителен к статике. Используйте антистатический браслет либо просто коснитесь рукой заземленного металлического элемента, например корпуса приборного шкафа.

Полевики всегда имеют небольшую проводимость между стоком и истоком, которая выявляется на экране мультиметра как сопротивление порядка 400-700 Ом. Если поменять полярность, сопротивление незначительно изменится, возрастет или упадет на 40-60 Ом. Перед этим необходимо закоротить исток и сток между собой, чтобы «обнулить» емкости переходов.

Если при проверке с помощью мультиметра между истоком и стоком обнаруживается бесконечно большое сопротивление, полевой транзистор неисправен.
Между истоком и затвором либо стоком и затвором также будет обнаруживаться проводимость, но только в одну сторону. Плюс, приложенный к затвору, а минус — к истоку, вызовет открытие перехода и, соответственно, значение на экране в границах 400-700 Ом. Обратная схема — плюс к истоку, минус к затвору — у исправного полевика даст «1», то есть. очень большое сопротивление.

Проверка линии сток-затвор проходит аналогично. Если же линия исток-затвор или сток-затвор имеет проводимость в обе стороны, это значит, что полевой транзистор пробит.

В заключение надо сказать несколько слов о составном типе. Составной транзистор — это элемент, соединяющий в себе два обычных биполярных транзистора (иногда три и более). Проверка мультиметром производится аналогично методологии для простого «биполярника».

Инструкция

Проверить полевой
транзистор, когда он впаян в электронную схему не получится, поэтому перед проверкой выпаяйте его. Осмотрите корпус. Если на корпусе есть дырка от расплавления кристалла, то проверять транзистор нет смысла. Если же корпус целый, то можно приступать к проверке.

Подавляющее большинство мощных полевых транзисторов
имеют структуру MOS-FET и n-канал с изолированным затвором. Реже встречаются с p-каналом, в основном в оконечных каскадах звуковых усилителей. Разные структуры полевых транзисторов
требуют разных способов их проверки.

Выпаяв транзистор, дайте ему остыть.

Положите транзистор на сухой лист бумаги. Вставьте провода омметра красный в плюсовой разъем, а черный в минусовой. Установите предел измерений на 1кОм. Сопротивление канала открытого транзистора зависит от приложенного напряжения к затвору относительно истока, поэтому в процессе работы с транзистором, вы можете установить более удобный для вас предел измерения. Подключение электродов внутри корпуса показано на фото.

Коснитесь черным щупом электрода «исток» транзистора, а красным прикоснитесь к электроду «сток». Если прибор покажет короткое замыкание, уберите щупы и соедините все три электрода плоской отверткой. Цель – разрядить емкостный переход затвора, возможно, он был заряжен. После этого повторите измерение сопротивления канала. Если прибор по-прежнему показывает короткое замыкание, значит, транзистор неисправен и подлежит замене.

Если прибор показал сопротивление близкое к бесконечности, то проверьте переход затвора. Она проверяется аналогично переходу канала. Коснитесь любым щупом электрода «исток» транзистора, а другим прикоснитесь к электроду «затвор». Сопротивление должно быть бесконечно большим. Изолированный затвор электрически не связан с каналом транзистора и любое обнаруженное сопротивление в этой цепи говорит о неисправности транзистора.

Методика проверки полностью исправного транзистора выглядит так: Прикоснитесь черным щупом омметра к электроду «исток» транзистора, коснитесь красным щупом электрода «затвор». Сопротивление должно быть бесконечно большим, затем, не замыкая «затвор» на другие электроды, коснитесь красным щупом электрода «сток». Прибор покажет маленькое сопротивление на этом участке. Величина этого сопротивления зависит от напряжения между щупами омметра. Теперь коснитесь красным щупом электрода «исток», повторите вышеописанную процедуру. Сопротивление канала будет очень большое, близкое к бесконечности. Способ проверки MOS-FET транзистора с p-каналом отличается тем, что при измерениях надо поменять между собой красный и черный щупы омметра.

Отказ системы, в которой используется одновременно множество электромагнитных реле
, может быть вызван неисправностью всего одного из них. Не допустить такой ситуации можно лишь путем их регулярной проверки.

Инструкция

Независимо от способа проверки реле
, на время его испытания обязательно подключите параллельно его обмотке диод типа 1N4007 в обратной полярности. Такой же диод желательно установить и в схему, где оно работает постоянно, если только по алгоритму ее работы на обмотку не подается по очереди напряжение различной полярности. Извлечение реле
и установку его в устройство производите тогда, когда последнее обесточено.

Если необходимо провести проверку реле
в статическом режиме, просто подавайте на его обмотку напряжение, равное минимальному напряжению срабатывания. Когда оно подано, должны гарантированно размыкаться все нормально замкнутые контакты и замыкаться все нормально разомкнутые. При снятия напряжения с обмотки ситуация должны меняться на противоположную в отношении всех контактных групп. Для проверки состояния контактов используйте обычный омметр или даже пробник с батарейкой и лампочкой.

Проверку реле
в динамическом режиме осуществляйте при помощи обычного мультивибратора на двух транзисторах. Подключите его в качестве нагрузки одного из транзисторов. Меняя номиналы частотозадающих элементов, сделайте частоту срабатывания реле
близкой к предельной для него (она указана в документации). Чтобы проверить ту или иную контактную группу, подайте на нее напряжение через лампочку или мощный резистор таким образом, чтобы ток через нее не превышал предельный. Параллельно группе подключите осциллограф. Убедитесь по изображению на его экране, что в срабатывании контактов отсутствуют перебои. Проверьте таким образом поочередно все группы. Не держите реле
в таком режиме слишком долго, поскольку при быстром срабатывании оно изнашивается.

В случае выявления неисправности реле
дальнейшие действия осуществляйте в зависимости от его типа. Если оно допускает регулировку контактов, осуществите таковую, если же нет, замените реле
целиком. В случае, если неправильно функционирует только одна контактная группа, просто задействуйте вместо нее другую либо переставьте реле
в такой узел, где она не задействована.

Видео по теме

Некоторые модели тестеров оснащены встроенными измерителями коэффициента усиления маломощных транзисторов
. Если же вы таким прибором не обладаете, то исправность транзисторов
можно проверить обычным тестером
в режиме омметра, либо же при помощи цифрового тестера в режиме проверки диодов.

Инструкция

Для проверки биполярных транзисторов
присоедините один щуп мультиметра подключите к базе транзистора, второй щуп подносите поочередно к эмиттеру и коллектору, потом поменяйте щупы местами повторите те же действия. Обратите внимание, что внутри электродов многих цифровых либо же мощных транзисторов
могут располагаться защитные диоды между коллектором и эмиттером и встроенные резисторы между базой и эмиттером или в цепи базы, если вы этого не знаете, то по ошибке можете посчитать этот элемент неисправным.

При проверке полевых транзисторов
учитывайте тот факт, что они бывают самых разнообразных видов. К примеру, проверка транзисторов
, имеющих затвор на основе запорного слоя p-n-перехода, осуществляется так. Возьмите обычный стрелочный омметр или цифровой (второй более удобный).

Измерьте сопротивление между стоком и истоком, оно должно иметь небольшую величину и быть приблизительно равным в обоих направлениях. Теперь измерьте прямое и обратное сопротивление перехода, для этого подключите щупы к затвору и стоку (либо истоку). Если транзистор исправен, сопротивление будет разным в обоих направлениях.

Когда проверяете сопротивление между стоком и истоком, снимите заряд с затвора, для этого в течение пар секунд замкните его с истоком, если этого не сделать – вы получите неповторяющийся результат. Большинство маломощных полевых транзисторов
крайне чувствительно к статике. Потому перед тем, как взять транзистор в руки, убедитесь, что на вашем теле не осталось зарядов. Чтобы освободиться от них, коснитесь рукой любого заземленного прибора (подойдет батарея отопления). Мощные полевые транзисторы чаще всего оснащены защитой от статики, но даже несмотря на это защита при работе с ними также не повредит.

Красивое и романтичное название полевого цветка иван-да-марья связано с древними славянскими легендами о запретной и нерушимой любви. Этот цветок собирали в числе прочих в купальскую ночь и использовали для различных обрядов.

Какой полевой цветок называют Иван-да-Марья

На самом деле этим именем называют несколько совершенно различных растений, относящихся к разным семействам. Поэтому довольно сложно сказать точно, какой именно цветок звали так наши предки. Во всяком случае, известно, что это название носит двухцветный цветок, обычно желтый с фиолетовым.

Чаще всего иваном-да-марьей называют растение, известное в ботанике как марьянник дубравный – однолетнее дикорастущее растение, отличающееся ярко-желтыми цветками с фиолетовыми прицветниками. Другие названия этого растения – иванова трава, брат с сестрой.

Иногда иваном-да-марьей зовут также фиалку трехцветную (анютины глазки) или луговой шалфей, реже – барвинок малый.

Легенды об Иване-да-Марье

Наиболее распространенная версия легенды, объясняющей название цветка, связана с именем Ивана Купалы.

Родились когда-то в одной семье близнецы – мальчик и девочка, Купала и Кострома. Когда они были еще маленькими детьми, Купалу унесла в далекие края птица Сирин. Спустя много лет молодой человек плыл по реке на лодке, странствуя в незнакомых землях. Тем часом мимо его лодки проплывал девичий венок. Купала подобрал его, а сойдя на берег, встретил и его хозяйку – красавицу Кострому. Молодые люди всем сердцем полюбили друг друга. Они поженились по славянскому обычаю. И лишь потом, придя в родную деревню, узнали о том, что приходятся друг другу родными братом и сестрой.

Согласно одной из версий легенды, боги покарали Кострому и Купалу за их запретную любовь, обратив их в цветок. По другой версии, несчастные влюбленные сами попросили об этом богов, чтобы никогда не разлучаться.

Еще один вариант предания рассказывает о том, что Кострома, не вынеся позора, пошла топиться в реке и превратилась в русалку, мару.

Самая жестокая легенда повествует о сестре, которая попыталась соблазнить своего брата, за что и была им убита. Перед смертью же она попросила посадить этот цветок на ее могиле.

Более «мягкая» история – о брате и сестре, которые жили на берегу реки. Однажды сестру заманили русалки и превратили в мару, жену водяного. Тогда ее брат собрал полынь-траву и с ее помощью одолел водяного.

Символика растения

Иван-да-марья – один из главных символов праздника Ивана Купалы, знак нерушимой любви.

Кроме того, считается, что желтый цвет символизирует огонь, а фиолетовый – воду (росу). Таким образом, иван-да-марья – символ единения противоположностей, знак огня и воды.

Видео по теме

Источники:

• как проверить полевые транзисторы

Содержание:

В радиоэлектронике и электротехнике транзисторы относятся к одним из основных элементов, без которых не будет работать ни одна схема. Среди них, наиболее широкое распространение получили полевые транзисторы, управляемые электрическим полем. Само электрическое поле возникает под действием напряжения, следовательно, каждый полевой транзистор является полупроводниковым прибором, управляемым напряжением. Наиболее часто применяются элементы с изолированным затвором. В процессе эксплуатации радиоэлектронных устройств и оборудования довольно часто возникает необходимость проверить полевой транзистор мультиметром, не нарушая общей схемы и не выпаивая его. Кроме того, на результаты проверки оказывает влияние модификация этих устройств, которые технологически разделяются на п- или р-канальные.

Устройство и принцип действия полевых транзисторов

Полевые транзисторы относятся к категории полупроводниковых приборов. Их усиливающие свойства создаются потоком основных носителей, который протекает через проводящий канал и управляется электрическим полем. Полевые транзисторы, в отличие от биполярных, для своей работы используют основные носители заряда, расположенные в полупроводнике. По своим конструктивным особенностям и технологии производства полевые транзисторы разделяются на две группы: элементы с управляющим р-п-переходом и устройства с изолированным затвором.

К первому варианту относятся элементы, затвор которых отделяется от канала р-п-переходом, смещенным в обратном направлении. Носители заряда входят в канал через электрод, называемый истоком. Выходной электрод, через который носители заряда уходят, называется стоком. Третий электрод — затвор выполняет функцию регулировки поперечного сечения канала.

Когда к истоку подключается отрицательное, а к стоку положительное напряжение, в самом канале появляется электрический ток. Он создается за счет движения от истока к стоку основных носителей заряда, то есть электронов. Еще одной характерной особенностью полевых транзисторов является движение электронов вдоль всего электронно-дырочного перехода.

Между затвором и каналом создается электрическое поле, способствующее изменению плотности носителей заряда в канале. То есть, изменяется величина протекающего тока. Поскольку управление происходит с помощью обратно смещенного р-п-перехода, сопротивление между каналом и управляющим электродом будет велико, а мощность, потребляемая от источника сигнала в цепи затвора, очень мала. За счет этого обеспечивается усиление электромагнитных колебаний не только по току и напряжению, но и по мощности.

Существуют полевые транзисторы, у которых затвор отделяется от канала слоем диэлектрика. В состав элемента с изолированным затвором входит подложка — полупроводниковая пластина, имеющая относительно высокое . В свою очередь, она состоит из двух областей с противоположными типами электропроводности. На каждую из них нанесен металлический электрод — исток и сток. Поверхность между ними покрывает тонкий слой диэлектрика. Таким образом, в полученную структуру входят металл, диэлектрик и полупроводник. Данное свойство позволяет проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая. Поэтому данный вид транзисторов сокращенно называют МДП. Они различаются наличием индуцированных или встроенных каналов.

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.

Как проверить транзистор мультиметром — картинки, рекомендации, видео

Проверка биполярного транзистора мультиметром

Проверку работоспособности биполярного транзистора можно выполнить с помощью цифрового мультиметра. Этим прибором проводятся измерения постоянных и переменных токов, а также напряжение и сопротивление. Перед началом измерений прибор нужно правильно настроить. Это позволит более эффективно решить проблему, как проверить биполярный транзистор мультиметром не выпаивая.

Современные мультиметры могут работать в специальном режиме измерения, поэтому на корпусе изображается значок диода. Когда решается вопрос, как проверить биполярный транзистор тестером, устройство переключается в режим проверки полупроводников, а на дисплее должна отображаться единица. Выводы устройства подключаются так же, как и в режиме измерения сопротивления. Провод черного цвета соединяется с портом СОМ, а провод красного цвета — с выходом, измеряющим сопротивление, напряжение и частоту.

В мультиметрах старой конструкции функция проверки диодов и транзисторов может отсутствовать. В таких случаях все действия проводятся в режиме измерения сопротивления, установленном на максимум. До начала работы батарея мультиметра должна быть заряжена. Кроме того, нужно проверить исправность щупов. Для этого их кончики соединяются между собой. Писк устройства и нули, отображенные на дисплее, свидетельствуют об исправности щупов.

Проверка биполярного транзистора мультиметром выполняется в следующем порядке:

• Прежде всего, нужно правильно соединить выводы мультиметра и транзистора. Для этого необходимо точно определить, где находятся база, коллектор и эмиттер. Чтобы определить базу, щуп черного цвета подключается к первому электроду, который предположительно считается базовым. Другой щуп красного цвета поочередно подключается вначале ко второму, а затем к третьему электроду. Щупы меняются местами до тех пор, пока прибор не определит падение напряжения. После этого окончательно проводится проверка биполярного транзистора мультиметром и определяются пары: «база-эмиттер» или «база-коллектор». Электроды эмиттера и коллектора определяются с помощью цифрового мультиметра. В большинстве случаев падение напряжения и сопротивление у эмиттерного перехода выше, чем у коллектора.
• Определение р-п-перехода «база-коллектор»: щуп красного цвета подключен к базе, а черный — к коллектору. Такое соединение работает в режиме диода и пропускает ток лишь в одном направлении.
• Определение р-п-перехода «база-эмиттер»: красный щуп остается подключенным к базе, а щуп черного цвета нужно подключить к эмиттеру. Так же, как и в предыдущем случае, при таком соединении ток проходит только при прямом включении. Это подтверждает проверка npn транзистора мультиметром
• Определение р-п-перехода «эмиттер-коллектор»: в случае исправности данного перехода сопротивление на этом участке будет стремиться к бесконечности. На это указывает единица, отображенная на дисплее.
• Подключение мультиметра осуществляется к каждой паре контактов в двух направлениях. То есть транзисторы р-п-р типа проверяются путем обратного подключения к щупам. В этом случае к базе подключается черный щуп. После измерений полученные результаты сравниваются между собой.
• После того как проведена проверка pnp транзистора мультиметром, работоспособность биполярного транзистора подтверждается, когда при измерении одной полярности мультиметр показывает конечное сопротивление, а при замерах обратной полярности получается единица. Данная проверка не требует выпаивания детали из общей платы.

Очень многие пытаются решить вопрос, как проверить транзистор без мультиметра с помощью лампочек и других устройств. Этого делать не рекомендуется, поскольку элемент с высокой вероятностью может выйти из строя.

Полевой транзистор

Полевой транзистор — это полупроводниковый прибор, в котором ток стока (С) через полупроводниковый канал п- или р-типа управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между затвором (З) и истоком (И).

Полевые транзисторы изготавливают:

— с управляющим затвором типа p-n-перехода для использования в высокочастотных (до 12_18 ГГц) преобразовательных устройствах. Условное их обозначение на схемах приведено на рис. 24, а, б;

— с изолированным (слоем диэлектрика) затвором для использования в устройствах, работающих с частотой до 1_2 ГГц. Их изготавливают или со встроенным каналом в виде МДП_структуры (см. их условное обозначение на рис. 24, в и г), или с индуцированным каналом в виде МОП_структуры (см. их условное обозначение на рис. 24, д, е).

Рисунок 24-Виды полевых транзисторов

Схема включения полевого транзистора с затвором типа p-n-перехода и каналом n-типа, его семейство выходных характеристик I_С= f(UС), U_З = const и стокозатворная характеристика I_C= f(UЗ), U_С= const изображены на рис. 25.

Рисунок 25 — Схема включения полевого транзистора и его стокозатворной характеристикой

При подключении выходов стока С и истока И к источнику питания Un по каналу n- типа протекает ток I_C, так как p-n-переход не перекрывает сечение канала (рис. 25, а).

При этом электрод, из которого в канал входят носители заряда, называют истоком, а электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком.

Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором. С увеличением обратного напряжения U_З уменьшается сечение канала, его сопротивление увеличивается, и уменьшается ток стока I_C.

Итак, управление током стока I_Cпроисходит при подаче обратного напряжения на p-n-переход затвора З. В связи с малостью обратных токов в цепи затвор-исток, мощность, необходимая для управления током стока, оказывается ничтожно малой.

При напряжении -U_З = -U_ЗО, называемым напряжением отсечки, сечение канала полностью перекрывается обеднённым носителями заряда барьерным слоем, и ток стока I_CО(ток отсечки) определяется неосновными носителями заряда p-n-перехода (см. рис. 25, б).

Схематичная структура полевого транзистора с индуцированным n-каналом представлена на рис 26. При напряжении на затворе относительно истока, равным нулю, и при наличии напряжения на стоке, ток стока оказывается ничтожно малым. Заметный ток стока появляется только при подаче на затвор напряжения положительной полярности относительно истока, больше так называемого порогового напряжения U_ЗПОР.

Рисунок 26-Схематичная структура полевого транзистора с индуцированным n-каналом

При этом в результате проникновения электрического поля через диэлектрический слой в полупроводник при напряжениях на затворе, больших U_ЗПОР, у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсный слой, который и является каналом, соединяющим исток со стоком.

Толщина и поперечное сечение канала изменяются с изменением напряжения на затворе, соответственно будет изменяться ток стока. Так происходит управление тока стока в полевом транзисторе с индуцированным затвором. Важнейшей особенностью полевых транзисторов является высокое входное сопротивление (порядка нескольких мегаом) и малый входной ток. Одним из основных параметров полевых транзисторов является крутизна S стоко-затворной характеристики (см. рис. 25, в). Например, для полевого транзистора типа КП103Ж S = (3…5) мА/В.

• Типы биполярных транзисторов и их диодные схемы замещения.
• Полевые транзисторы с изолированным затвором.
• Силовые (мощные) полевые транзисторы. IGBT-транзистор.
• Транзисторы со статической индукцией.

Как проверить транзистор мультиметром со встроенной функцией

Начнём с того, что есть мультиметры с функцией проверки работоспособности транзистора и определения коэффициента усиления. Их можно опознать по наличию характерного блока на лицевой панели. В ней есть гнездо под установку транзистора, круглая цветная пластиковая вставка с отверстиями под ножки полупроводникового прибора. Цвет вставки может быть любым, но обычно, он выделяется.

Первым делом переводим переключатель диапазонов (большую ручку) в соответствующее положение. Опознать режим можно по надписи — hFE. Перед тем как проверить транзистор мультиметром, определяемся с типом NPN или PNP.

Мультиметр с функцией проверки транзисторов

Далее рассматриваем разъёмы, в которые надо вставлять электроды. Они подписаны латинскими буквами: E — эмиттер, B — база, C — коллектор. В соответствии с надписями, ставим выводы полупроводникового элемента в гнёзда. Через несколько мгновений на экране высвечивается результат измерений, это коэффициент усиления транзистора. Если прибор неисправен, показаний не будет, транзистор неисправен.

Как видите, проверить рабочий транзистор или нет мультиметром со встроенной функцией проверки просто. Вот только в гнёзда нормально вставляются далеко не все электроды. Удобно устанавливать транзисторы с тонкими выводами S9014, S8550, КТ3107, КТ3102. У больших, надо пинцетом или плоскогубцами менять форму выводов, ну а транзистор на плате так не проверишь. В некоторых случаях проще проверить переходы транзистора в режиме прозвонки и определить его исправность.

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.

Проверка работоспособности полевого транзистора

Полевые транзисторы нашли широкое применение в аудио и видеоаппаратуре, мониторах и блоках питания. От их работоспособности зависит функционирование большинства электронных схем. Поэтому в случае каких-либо неисправностей выполняется проверка этих элементов различными способами, в том числе и проверка транзисторов без выпайки из схемы мультиметром.

Типовая схема полевого транзистора представлена на рисунке. Основные выводы — затвор, сток и исток могут быть расположены по-разному, в зависимости от марки транзистора. При отсутствии маркировки, необходимо уточнить справочные данные, касающиеся той или иной модели.

Основной проблемой, возникающей при ремонте электронной аппаратуры с полевыми транзисторами, является проверка транзистора мультиметром не выпаивая. Как правило неисправности касаются полевых транзисторов с высокой мощностью, которые используются в блоках питания. Кроме того, эти устройства очень чутко реагируют на статические разряды. Поэтому перед решением вопроса, как прозвонить транзистор мультиметром на плате, следует надеть специальный антистатический браслет и ознакомиться с правилами техники безопасности при выполнении этой процедуры.

Проверка с использованием мультиметра предполагает такие же действия, как и в отношении биполярных транзисторов. Исправный полевой транзистор обладает бесконечно большим сопротивлением между выводами, независимо от тестового напряжения, приложенного к нему.

Тем не менее, решение вопроса, как прозвонить транзистор мультиметром имеет свои особенности. Если положительный щуп мультиметра приложен к затвору, а отрицательный — к истоку, то в этом случае произойдет зарядка затворной емкости и наступит открытие перехода. При замерах между стоком и истоком, прибор показывает наличие небольшого сопротивления. Иногда электротехники при отсутствии практического опыта, могут посчитать это за неисправность, что не всегда соответствует действительности

Это может быть важно при проверки строчного транзистора мультиметром. Перед началом проверки канала сток-исток рекомендуется выполнить короткое замыкание всех выводов полевого транзистора, чтобы разрядить емкости переходов

После этого их сопротивления вновь увеличатся, после чего можно повторно прозванивать транзисторы мультиметром. Если данная процедура не дала положительного результата, значит данный элемент находится в нерабочем состоянии.

В полевых транзисторах, используемых для мощных импульсных блоков питания, очень часто на переходе сток-исток устанавливаются внутренние диоды. Поэтому данный канал во время проверки проявляет свойства обычного полупроводникового диода. Поэтому чтобы исключить ошибку, перед тем как проверить исправность транзистора мультиметром, следует убедиться в присутствии внутреннего диода. После первой проверки щупы мультиметра нужно поменять местами. После этого на экране появится единица, указывающая на бесконечное сопротивление. Если подобного не случится, велика вероятность неисправности полевого транзистора. С помощью прибора можно не только проверить, но и измерить транзистор мультиметром.

Подготовка инструментов

У каждого современного радиолюбителя есть универсальный инструмент под названием цифровой мультиметр. Он позволяет измерять постоянные и переменные токи и напряжение, сопротивление элементов. Он также позволяет проверить работоспособность элементов схемы. Рядом с переключателем в режим «прозвонки», как правило, нарисован диод и динамик (см. фото на рис. 1).

Рисунок 1 – Лицевая панель мультиметра

Перед проверкой элемента необходимо убедиться в работоспособности самого мультиметра:

1. Батарея должна быть заряжена.
2. При переключении в режим проверки полупроводников дисплей должен отображать цифру 1.
3. Щупы должны быть исправны, т. к. большинство приборов – китайские, и разрыв провода в них является очень частым явлением. Проверить их нужно, прислонив кончики щупов друг к другу: в этом случае на дисплее отобразятся нули и раздастся писк – прибор и щупы исправны.
4. Щупы подключаются согласно цветовой маркировке: красный щуп — в красный разъем, черный – в черный разъем с надписью COM.

Если Вы не знаете, как использовать данный прибор, рекомендуем прочитать подробную инструкцию для чайников о том, как пользоваться мультиметром!

Советы: как проверить полевой транзистор

Чтобы диод начал пропускать ток, необходимо к аноду подключить щуп красного цвета (плюс), а щуп черного цвета (минус) подключить к катоду, после чего на мультиметре будет отражено прямое напряжение

Важно понимать, что на величину напряжения влияет тип полупроводника. Так, например, кремниевые диоды характеризуются напряжением от 650 до 800 мВ, в то время как на германиевых транзисторах от 180 до 300 мВ

Как только вы поменяете плюс и минус местами, мультиметр покажет «1», что подтверждает закрытие перехода, т.е. ток не проходит.

В целом, прозвонить биполярный транзистор можно следующим образом:

1. Производим проверку обратного сопротивления, для чего необходимо подключить плюс к базе транзистора.
2. Производим подключение минуса к эмиттеру, чтобы протестировать переход.
3. Чтобы проверить коллектор, к нему нужно подключить минус.

По итогам измерительных операций на дисплее должны появляться показатели в пределах единицы, что говорит о бесконечности сопротивления. Если же ток проходит в двух направлениях, то переход «пробит» (что сопровождается характерным звуковым сигналом), а если ток не проходит вообще, то это является признаком «обрыва». В этом случае можно утверждать о неисправности транзистора. Стоит отметить, что данным способом можно проверять только транзисторы биполярного типа, а вот для полевых или составных приборов это может оказаться бесполезным.

Проверка составного транзистора

Такой полупроводниковый элемент еще называют «транзистор Дарлингтона», по сути это два элемента, собранные в одном корпусе. Для примера, на рисунке 6 показан фрагмент спецификации к КТ827А, где отображена эквивалентная схема его устройства.

Рис 6. Эквивалентная схема транзистора КТ827А

Проверить такой элемент мультиметром не получится, потребуется сделать простейший пробник, его схема показана на рисунке 7.

Рис. 7. Схема для проверки составного транзистора

Обозначение:

• Т – тестируемый элемент, в нашем случае КТ827А.
• Л – лампочка.
• R – резистор, его номинал рассчитываем по формуле h31Э*U/I, то есть, умножаем величину входящего напряжения на минимальное значение коэффициента усиления (для КТ827A – 750), полученный результат делим на ток нагрузки. Допустим, мы используем лампочку от габаритных огней автомобиля мощностью 5 Вт, ток нагрузки составит 0,42 А (5/12). Следовательно, нам понадобится резистор на 21 кОм (750*12/0,42).

Тестирование производится следующим образом:

1. Подключаем к базе плюс от источника, в результате должна засветиться лампочка.
2. Подаем минус – лампочка гаснет.

Такой результат говорит о работоспособности радиодетали, при других результатах потребуется замена.

Цоколевка

У биполярных транзисторов средней и большой мощности цоколевка одинаковая в основном, слева направо — эмиттер, коллектор, база. У транзисторов малой мощности лучше проверять

Это важно, так как при определении работоспособности, эта информация нам понадобится

Внешний вид биполярного транзистора средней мощности и его цоколевка

То есть, если вам необходимо определить рабочий или нет биполярный транзистор, нужно искать его цоколевку. Хотите убедиться или не знаете, где «лицо», то ищите информацию в справочнике или наберите на компьютере «имя» вашего полупроводникового прибора и добавьте слово «даташит». Это транслитерация с английского Datasheet, что переводится как «технические данные». По этому запросу вам в выдаче будет перечень характеристик прибора и его цоколёвка.

Читать также: Лазерный излучатель для резки металла

Определение вывода базы (затвора)

Наиболее простой способ определить назначение выводов транзистора (цоколевку) — скачать на него документацию. Поиск ведется по маркировке на корпусе. Этот буквенно-цифровой код набирают в строке поиска и далее добавляют «даташит».

Если документацию обнаружить не удается, базу и прочие выводы биполярного транзистора распознают исходя из его особенностей:

• p-n-p транзистор: открывается приложением к базе отрицательного напряжения;
• n-p-n транзистор: открывается приложением к базе положительного напряжения.

Действуют так:

1. Настраивают мультиметр: красный щуп подсоединяют к разъему со значком «V/Ω» (плюсовой потенциал), черный — к разъему COM (минусовой потенциал), а  переключатель устанавливают в режим «прозвонка» или, если такого нет, в сектор измерения сопротивления (значок «Ω») на верхнюю позицию (обычно «2000 Ом»).
2. Определяют базу. Красный щуп подсоединяют к первому выводу транзистора, черный — поочередно к остальным. Затем красный подсоединяют ко второму выводу, черный снова по очереди к 1-му и 3-му. Признак того, что красный подсоединен к базе, — одинаковое поведение прибора при контакте черного щупа с другими выводами. Прибор оба раза пискнул или показал на дисплее некое конечное сопротивление — транзистор относится к n-p-n типу; прибор оба раза промолчал или отобразил на дисплее «1» (отсутствие проводимости) – транзистор принадлежит p-n-p типу.
3. Распознают коллектор и эмиттер. Для этого к базе подсоединяют щуп, соответствующий типу проводимости: для n-p-n транзистора – красный, для p-n-p транзистора: черный.

Конструкция полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и канлом n-типа а) с затвором со стороны подложки; b) с диффузионным затвором

Второй щуп поочередно подсоединяют к другим выводам. При контакте с коллектором на дисплее отображается меньшее значение сопротивления, чем с эмиттером.

Выводы полевого транзистора обычно промаркированы:

• G: затвор;
• S: исток;
• D: сток.

Если маркировки нет, затвор обнаруживают по той же схеме, что и у биполярного транзистора.

Полевые транзисторы чувствительны к статическому электричеству. Из-за этого их выводы при хранении закорачивают фольгой, а перед началом манипуляций надевают антистатический браслет или хотя бы касаются заземленного металлического предмета (приборный шкаф), чтобы снять статический заряд.

Оцените статью:

Что такое полевой транзистор и как его проверить

Добрый день, друзья!

Недавно мы с вами начали плотнее знакомились с тем, как устроено компьютерное «железо». И познакомились одним из его «кирпичиков» — полупроводниковым диодом. Компьютер – это сложная система, состоящая из отдельных частей. Разбирая, как работают эти отдельные части (большие и малые), мы приобретаем знание.

Обретая знание, мы получаем шанс помочь своему железному другу-компьютеру, если он вдруг забарахлит. Мы же ведь в ответе за тех, кого приручили, не правда ли?

Сегодня мы продолжим это интересное дело, и попробуем разобраться, как работает самый, пожалуй, главный «кирпичик» электроники – транзистор. Из всех видов транзисторов (их немало) мы ограничимся сейчас рассмотрением работы полевых транзисторов.

Почему транзистор – полевой?

Слово «транзистор» образовано от двух английских слов translate и resistor, то есть, иными словами, это преобразователь сопротивления.

Среди всего многообразия транзисторов есть и полевые, т.е. такие, которые управляются электрическим полем.

Электрическое поле создается напряжением. Таким образом, полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, управляемый напряжением.

В англоязычной литературе используется термин MOSFET (MOS Field Effect Transistor). Есть другие типы полупроводниковых транзисторов, в частности, биполярные, которые управляются током. При этом на управление затрачивается и некоторая мощность, так как к входным электродам необходимо прикладывать некоторое напряжение.

Канал полевого транзистора может быть открыт только напряжением, без протекания тока через входные электроды (за исключением очень небольшого тока утечки). Т.е. мощность на управление не затрачивается. На практике, однако, полевые транзисторы используются большей частью не в статическом режиме, а переключаются с некоторой частотой.

Конструкция полевого транзистора обуславливает наличие в нем внутренней переходной емкости, через которую при переключении протекает некоторый ток, зависящий от частоты (чем больше частота, тем больше ток). Так что, строго говоря, некоторая мощность на управление все-таки затрачивается.

Где используются полевые транзисторы?

Настоящий уровень технологии позволяет сделать сопротивление открытого канала мощного полевого транзистора (ПТ) достаточно малым – в несколько сотых или тысячных долей Ома!

И это является большим преимуществом, так как при протекании тока даже в десяток ампер рассеиваемая на ПТ мощность не превысит десятых или сотых долей Ватта.

Таким образом, можно отказаться от громоздких радиаторов или сильно уменьшить их размеры.

ПТ широко используются в компьютерных блоках питания и низковольтных импульсных стабилизаторах на материнской плате компьютера.

Из всего многообразия типов ПТ для этих целей используются ПТ с индуцированным каналом.

Как работает полевой транзистор?

ПТ с индуцированным каналом содержит три электрода — исток (source), сток (drain), и затвор (gate). 

Принцип работы ПТ наполовину понятен из графического обозначения и названия электродов.

Канал ПТ – это «водяная труба», в которую втекает «вода» (поток заряженных частиц, образующих электрический ток) через «источник» (исток).

«Вода» вытекает из другого конца «трубы» через «слив» (сток). Затвор – это «кран», который открывает или перекрывает поток. Чтобы «вода» пошла по «трубе», надо создать в ней «давление», т.е. приложить напряжение между стоком и истоком.

Если напряжение не приложено («давления в системе нет»), тока в канале не будет.

Если приложено напряжение, то «открыть кран» можно подачей напряжения на затвор относительно истока.

Чем большее подано напряжение, тем сильнее открыт «кран», больше ток в канале «сток-исток» и меньше сопротивление канала.

В источниках питания ПТ используется в ключевом режиме, т.е. канал или полностью открыт, или полностью закрыт.

Честно сказать, принципы действия ПТ гораздо более сложны, он может работать не только в ключевом режиме. Его работа описывается многими заумными формулами, но мы не будем здесь все это описывать, а ограничимся этими простыми аналогиями.

Скажем только, что ПТ могут быть с n-каналом (при этом ток в канале создается отрицательно заряженными частицами) и p-каналом (ток создается положительно заряженными частицами). На графическом изображении у ПТ с n-каналом стрелка направлена внутрь, у ПТ с p-каналом – наружу.

Собственно, «труба» — это кусочек полупроводника (чаще всего – кремния) с примесями химических элементов различного типа, что обуславливает наличие положительных или отрицательных зарядов в канале.

Теперь переходим к практике и поговорим о том,

Как проверить полевой транзистор?

В норме сопротивление между любыми выводами ПТ бесконечно велико.

И, если тестер показывает какое-то небольшое сопротивление, то ПТ, скорее всего, пробит и подлежит замене.

Во многих ПТ имеется встроенный диод между стоком и истоком для защиты канала от обратного напряжения (напряжения обратной полярности).

Таким образом, если поставить «+» тестера (красный щуп, соединенный с «красным» входом тестера) на исток, а «-» (черный щуп, соединенный с черным входом тестера) на сток, то канал будет «звониться», как обычный диод в прямом направлении.

Это справедливо для ПТ с n-каналом. Для ПТ с p-каналом полярность щупов будет обратной.

Как проверить диод с помощью цифрового тестера, описано в соответствующей статье. Т.е. на участке «сток — исток» будет падать напряжение 500-600 мВ.

Если поменять полярность щупов, к диоду будет приложено обратное напряжение, он будет закрыт и тестер это зафиксирует.

Однако исправность защитного диода еще не говорит об исправности транзистора в целом. Более того, если «прозванивать» ПТ, не выпаивая из схемы, то из-за параллельно подключенных цепей не всегда можно сделать однозначный вывод даже об исправности защитного диода.

В таких случаях можно выпаять транзистор, и, используя небольшую схему для тестирования, однозначно ответить на вопрос – исправен ли ПТ или нет.

В исходном состоянии кнопка S1 разомкнута, напряжение на затворе относительно стока равно нулю. ПТ закрыт, и светодиод HL1 не светится.

При замыкании кнопки на резисторе R3 появляется падение напряжения (около 4 В), приложенное между истоком и затвором. ПТ открывается, и светодиод HL1 светится.

Эту схему можно собрать в виде модуля с разъемом для ПТ. Транзисторы в корпусе D2 pack (который предназначен для монтажа на печатную плату) в разъем не вставишь, но можно припаять к его электродам проводники, и уже их вставить в разъем. Для проверки ПТ с p-каналом полярность питания и светодиода нужно изменить на обратную.

Иногда полупроводниковые приборы выходят из строя бурно, с пиротехническими, дымовыми и световыми эффектами.

В этом случае на корпусе образуются дыры, он трескается или разлетается на куски. И можно сделать однозначный вывод об их неисправности, не прибегая к приборам.

В заключение скажем, что буквы MOS в аббревиатуре MOSFET расшифровываются как Metal — Oxide — Semiconductor (металл – оксид – полупроводник). Такова структура ПТ – металлический затвор («кран») отделен от канала из полупроводника слоем диэлектрика (оксида кремния).

Надеюсь, с «трубами», «кранами» и прочей «сантехникой» вы сегодня разобрались.

Однако, теория, как известно, без практики мертва! Надо обязательно поэкспериментировать с полевиками, поковыряться, повозиться с их проверкой, пощупать, так сказать.

исследование транзистора с помощью мультиметра

В современной электронике MOSFET-транзисторы являются одними из самых широко применяемых радиоэлементов. Несмотря на свою надёжность, они нередко выходят из строя, что связано с нарушениями режима в их работе. При этом поиск неисправного элемента в связи со спецификой устройства полевого транзистора вызывает определённые трудности. Но зная принцип работы радиодетали, проверить мосфет мультиметром не так уж и сложно.

Особенности работы MOSFET

Отличие полевого транзистора от классического биполярного состоит в том, что его работа зависит от приложенного напряжения, а не тока. В литературе часто такой радиоэлемент называют МОП-транзистор (метал-оксид-полупроводник) или МДП-транзистор (метал-диэлектрик-полупроводник). В английском варианте его название звучит как мосфет, образованное от MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor).

Полевые транзисторы являются активными элементами, то есть их работа невозможна без приложения к выводам напряжения. Впервые идея создания прибора, поток носителей заряда в котором управляется величиной приложенного напряжения, была предложена австро-венгерским учёным Юлием Лилиенфельдом. Однако отсутствие технологий создания такого устройства позволило выпустить прототип лишь в 1960 году. С 1977 году мосфеты начали применять при производстве электронно-вычислительных машин, тем самым увеличивая производительность последних.

Различные учёные мира постоянно ведут исследования по улучшению работы электронного прибора, поэтому на сегодняшний день изобретено и внедрено в производство несколько видов полевых транзисторов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками, но общий принцип работы у них одинаков.

Виды и конструкция

Разделяют мосфеты на две группы. В зависимости от вида управляющего электрода они могут быть: с p-n переходом и изолированным затвором. В последнее время первого вида элементы начинают использовать всё реже. Транзисторы с управляющим p-n переходом конструктивно представляют собой полупроводниковое основание, основными носителями заряда которого могут быть как дырки (p-тип) так и электроны (n-тип).

На концах основания выполняются выводы, называемые сток и исток. К этим контактам подключается управляемая часть схемы. Управление же прибором происходит через третий вывод транзистора (затвор), образованный путём соединения с основанием проводника обратной проводимости. Таким образом, p-n транзистор имеет три вывода:

1. Исток — вход, через который поступают основные носители энергии.
2. Сток — выход устройства, через который уходят основные носители энергии.
3. Затвор — вывод управляющий прохождением зарядов через прибор.

В зависимости от типа проводимости управляющего электрода такие мосфеты делятся на n и p типа.

Радиоэлемент с изолированным затвором устроен иначе. Его затвор отделён от основания слоем диэлектрика. При изготовлении прибора используется полупроводник, обладающий высоким удельным сопротивлением. Его называют подложкой или затвором. На нём создаются две зоны с обратным типом проводимости — сток и исток. Таким образом, получается три области. Расстояние между управляемыми электродами очень мало, а отделяемый от них затвор покрывается слоем диэлектрика порядка 0,1 микрометра. Обычно в качестве диэлектрика используется соединение SiO2.

В зависимости от способа изготовления устройства с изолированным контактом разделяют на два типа: обеднённые и обогащённые. Первые выпускаются только n-типа и могут иметь два затвора, а вторые бывают как n, так и p-типа.

Обогащённого типа устройства называются транзисторами с индуцированным каналом. В них управляемые контакты не связаны проводящим слоем. Поэтому ток на стоке появляется только при приложении определённой разности потенциалов к затвору относительно истока. Обеднённые транзисторы в своей конструкции содержат встроенный канал, из-за чего транзистор реагирует на напряжение как положительной, так и отрицательной полярности.

Характеристики радиоэлемента

На схемах и в литературе принято обозначать мосфет латинскими буквами VT, после которых идёт его порядковый номер в схеме. Графически полевой элемент изображается кругом, в середине которого рисуются прямые линии, обозначающие путь прохождения тока. На выводе затвора указывается в виде стрелки тип проводимости. Затвор, сток и исток подписываются соответственно буквами латинского алфавита — S, D, G.

Полевые устройства характеризуются множеством параметров. Но среди основных выделяют следующие характеристики:

1. Напряжение между управляемыми электродами. Показывает величину напряжения, которое может выдержать транзистор без ухудшения своих параметров. То есть практически это максимальное напряжение источника питания, на работу с которым рассчитан транзистор.
2. Сила тока стока. Обычно указывается максимальное значение для определённой величины постоянного напряжения, приложенного к затвору — истоку.
3. Импеданс канала сток-исток в открытом состоянии. Чем это значение будет больше, тем хуже работает транзистор, так как на сопротивлении возникают потери энергии, и увеличивается нагрев мосфета.
4. Мощность рассеивания. Зависит от температуры окружающей среды. Этот параметр изображается в виде характеристики, показывающей зависимость мощности от температуры.
5. Уровень насыщения канала исток-затвор. Обозначает граничную величину разности потенциалов, при преодолении которой ток через канал не проходит.
6. Порог включения. Это минимальное напряжение, которое необходимо приложить к транзистору для открытия его проводящего канала.
7. Ёмкость затвора. Существенный недостаток полевых транзисторов связан именно с этим параметром. Так, из-за паразитной ёмкости ограничивается применение устройств в высокочастотных цепях, снижая скорость переключения режимов работы.

Важно также знать, что мосфеты чувствительны к статическому электричеству, особенно это касается приборов с изолированным затвором. Поэтому проводя проверку полевого транзистора мультиметром, следует надеть на обе руки антистатические браслеты, при этом также не стоит надевать на себя шерстяную одежду.

Принцип работы

Суть работы радиоэлемента с изолированным затвором заключается в управлении величиной тока, проходящего через него, с помощью изменения разности потенциалов. Когда к истоку и затвору прикладывается напряжение, то в приборе образуется электрическое поле поперечное приложенному. Это поле увеличивает число свободных носителей заряда в приповерхностном слое.

Из-за этого возле диэлектрика начинает скапливаться значительное количество носителей заряда, в результате чего формируется зона проводимости. Через эту область начинает протекать ток, то есть между управляемыми выводами. При снятии напряжения с открытого затвора проводимость исчезнет, и течение тока прекратится.

Немного другие процессы происходят в работе полевого транзистора с p-n переходом. Если на этот переход подаётся напряжение обратное основным носителям заряда, его область начинает расширяться. Увеличение перехода приводит к сужению толщины проводящего канала, а значит, увеличению сопротивления. В результате проходящий между стоком и истоком ток уменьшается. Таким образом, изменяя уровень напряжения, изменяется и сила тока, проходящая через транзистор.

Способы измерения

Для измерения параметров полевых транзисторов применяются специализированные приборы. В основе их работы лежит использование микроконтроллера и встроенного генератора. Сигнал определённого вида подаётся на контакты транзистора, в результате чего изменяется. С помощью встроенного анализатора устройство оценивает эти изменения и преобразует данные в удобную для восприятия информацию. Вся суть пользования таким измерителем сводится к установлению мосфета в специальные контактные площадки и нажатии кнопки запуск.

В быту же радиолюбителями часто применяются самодельные устройства. Так, простейшего вида приспособление из нескольких элементов позволяет измерить сопротивление каналов. Для этого используется: вольтметр, автомобильная лампочка, источник напряжения и резистор номиналом около 100 Ом. Собрав такую схему, можно без труда измерить Rds радиоэлемента, тем самым проверить мосфет на работоспособность.

Но проще всего и быстрее для диагностики радиоэлемента использовать мультиметр. С его помощью несложно проверить мосфет на способность работы в ключевом режиме. И если по результатам проверки он нормально открывается и закрывается, то вероятность его исправности очень велика.

Транзистор с управляющим электродом

Для лучшего понимания процесса проверки мосфета его можно представить в виде эквивалентной схемы как треугольник. Две стороны такого треугольника представляют собой два диода, а третья — резистор. При этом точка соединения диодов считается затвором, а соединение их с резистором — стоком и истоком.

Представив эквивалентную схему, можно приступить к проверке элемента. Для примера удобно рассмотреть один из типов проводимости, например, n-тип:

1. Измерение сопротивление канала. Для этого с помощью переключателя выбора измерений мультиметр устанавливается в режим проверки сопротивления. Предел измерения выбирается около двух мегом. Щупами прибора касаются стока и истока транзистора. В результате на экране мультиметра появится число равное сопротивлению перехода. После меняется полярность щупов, и снова измеряется сопротивление. При исправном мосфете эти значения должны быть примерно одинаковыми. Такое подключение на эквивалентной схеме соответствует положению, когда измерялась бы величина сопротивления резистора.
2. Проверка перехода затвор-исток. Для этого мультиметр переключается в режим прозвонки диодов. Измерительным проводом, подключённым к плюсу тестера, прикасаются к затвору, а минусовым — к истоку. Итогом такого действия будет измерение мультиметром падения напряжения на открытом переходе. Его значение должно составлять примерно 600–700 милливольт. На следующем этапе изменяется полярность приложенных проводов. Если мосфет исправен, тестер покажет бесконечность. Это будет обозначать, что переход закрыт.
3. Исследование перехода сток-затвор. Мультиметр оставляется в режиме прозвонки диодов. Но положительным щупом прикасаются к затвору, а отрицательным к стоку. В этом случае тестер должен показать падение напряжения на переходе порядка 600–700 милливольт. При смене полярности в случае работоспособности транзистора тестер покажет бесконечность.

Если все три пункта выполнились правильно, мосфет считается работоспособным. Проверка радиоэлемента другого типа осуществляется аналогично, только изменяется полярность подключению щупов.

Мосфет с изолированным затвором

Такой вида транзистора имеет в своём корпусе встроенный диод, располагающийся между истоком и стоком, поэтому первоначально на исправность проверяется именно он. Для его проверки мультиметр переключается в режим проверки диодов, а его щупы подключаются к стоку и истоку. В прямом направлении прибор должен показать падение напряжения, а в случае смены полярности — бесконечность.

Основная проверка транзистора заключается в имитации его работы в режиме ключа. В случае радиоэлемента n-типа его диагностика осуществляется следующим образом:

1. Мультиметр переключается на проверку диодов.
2. Щупом, подключённым к минусу, дотрагиваются до истока, а к плюсу — до затвора.
3. Плюсовой провод переносится к стоку. Если мосфет рабочий, то сопротивление перехода будет очень низким, то есть канал станет открытым.
4. Далее, положительный щуп подключается к истоку, а отрицательный — к затвору. После этих действий транзистор закроется.

По результатам измерения делается вывод о работоспособности элемента. Таким образом, соблюдая последовательность приведённых действий, можно проверить мосфет любого типа на работоспособность с помощью мультиметра.

мосфет или полевик, мультиметром не выпаивая, с изолированным затвором на неисправность

Использование полевых транзисторов очень распространено. Если происходит поломка необходимо найти неисправную деталь. Иногда требуется точно определить, работоспособен ли полевой транзистор. Это возможно выполнить с использованием мультиметра. Как проверить полевик — подробнее рассказывается далее.

Полевой транзистор — что это

Он включает три основных элемента — исток, затвор и сток. Для их создания используются полупроводники n-типа и p-типа. Они могут сочетаться одним из способов:

1. Сток, исток соответствуют n-типу, а затвор — p-типу. Их называют транзисторы n-p-n типа.
2. Такие, у которых используется полярность p-n-p. Тип проводимости у каждой части транзистора изменён на противоположный в сравнении с предыдущим вариантом.

Проверка мультиметром

Если эту деталь соединить с источником питания, то ток будет отсутствовать. Но всё будет иначе, если это сделать между истоком и затвором или стоком и затвором. Нужно, чтобы к затвору было приложено напряжение, соответствующее по знаку его типу проводимости (положительное для p-типа, отрицательное для n-типа). Тогда через эту деталь потечёт ток. Чем более высокое напряжение было подано на затвор, тем он будет сильнее.

Отличие полевого от биполярного транзистора

Транзистор станет открытым при условии, что на затвор подаётся разность потенциалов нужной полярности. В этом случае при помощи электрического поля создаётся канал между истоком и стоком, через который могут перемещаться электрические заряды. У других разновидностей транзисторов управление происходит на основе тока, а не напряжения.

Рассматриваемые электронные компоненты также называют мосфетами. Это слово происходит из аббревиатуры MOSFET — Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (в переводе это означает: металл-окисел-полупроводник полевой транзистор).

Разновидности полевиков

Как работает

Полевой транзистор отличается от других разновидностей особенностями своего устройства. Он может относиться к одному из двух типов:

• с управляющим переходом;
• с изолированным затвором.

Первые из них бывают n канальными и p канальными. Первые из них более распространены. Они используют следующий принцип действия.

В качестве основы используется полупроводник с n-проводимостью. К нему с противоположных сторон присоединены контакты истока и стока. В средней части с противоположных сторон имеются вкрапления проводника с p-проводимостью — они являются затвором. Та часть полупроводника, которая между ними — это канал.

Транзистор с управляющим переходом

Если к истоку и стоку n канального транзистора приложить разность потенциалов, то потечёт ток. Однако при подаче на затвор отрицательного напряжения по отношению к истоку, то ширина канала для перемещения электронов уменьшится. В результате сила тока станет меньше.

Таким образом, уменьшая или увеличивая ширину канала, можно регулировать силу тока между истоком и стоком или изолировать их друг от друга.

В p-канальных транзисторах принцип работы будет аналогичным.

Этот тип полевых транзисторов становится менее распространённым, а вместо него получают всё большее распространение те, в которых используется изолированный затвор. Они могут относиться к одному из двух типов: n-p-n или p-n-p. У них принцип действия является аналогичным. Здесь будет рассмотрен более подробно первый из них: n-p-n.

В этом случае в качестве основы для транзистора применяется полупроводник p-типа. В него встраиваются две параллельно расположенные полоски полупроводника с другим типом основных носителей заряда. Между ними по поверхности прокладывается изолятор, а сверху устанавливается слой проводника. Эта часть является затвором, а полоски — это исток и сток.

Устройство транзистора

Когда на затвор подаётся положительное напряжение по отношению к истоку, на пластину попадает положительный заряд, создающий электрическое поле. Оно притягивает к поверхности положительные заряды, создавая канал для протекания тока между истоком и стоком. Чем сильнее напряжение, поданное на затвор, тем более сильный ток проходит между истоком и стоком.

Для всех типов полевых транзисторов управление происходит при помощи подачи напряжения на затвор.

Транзистор открыт

Какие случаются неисправности

Полевые транзисторы могут быть перегружены током во время проведения проверки и, в результате перегрева прийти в неисправное состояние.

Важно! Они уязвимы к статическому напряжению. В процессе проведения работы нужно обеспечить, чтобы оно не попадало на проверяемую деталь.

При работе в составе схемы может произойти пробой, в результате которого полевой транзистор становится неисправным и подлежит замене. Его можно обнаружить по низкому сопротивлению p-n-переходов в обоих направлениях.

Определить то, насколько транзистор является работоспособным можно, если прозвонить его с помощью цифрового мультиметра.

Назначение выводов

Это нужно делать следующим образом (для примера используется широко распространённая модель М-831, рассматривается полевой транзистор с каналом n-типа):

1. Мультиметр нужно переключить в режим диодной проверки. Он отмечен на панели схематическим изображением диода.
2. К прибору присоединены два щупа: чёрный и красный. На лицевой панели имеются три гнезда. Чёрный устанавливают в нижнее, красный — в среднее. Первый из них соответствует отрицательному полюсу, второй — положительному.
3. Нужно на тестируемом полевом транзисторе определить, какие выходы соответствуют истоку, затвору и стоку.
4. В некоторых моделях дополнительно предусмотрен внутренний диод, защищающий деталь от перегрузки. Сначала нужно проверить то, как он работает. Для этого красный провод присоединяют к истоку, а чёрный — к стоку.

Проверка диода в прямом направлении

На индикаторе должно появиться значение, входящее в промежуток 0,5-0,7. Если провода поменять местами, то на экране будет указана единица, что означает, что ток в этом направлении не проходит.

Проверка диода в обратном направлении

5. Дальше осуществляется проверка работоспособности транзистора.

Если присоединить щупы к истоку и стоку, то ток не будет проходить по ним. Чтобы открыть затвор. Необходимо подать положительное напряжение на затвор. Нужно учитывать, что на красный щуп подан от мультиметра положительный потенциал. Теперь достаточно его соединить с затвором, а чёрный со стоком или истоком, для того, чтобы транзистор стал пропускать ток.

Открытие канала

Теперь, если красный провод подключить к истоку, а чёрный — к стоку, то мультиметр покажет определённую величину падения напряжения, например, 60. Если подключить наоборот, то показатель будет примерно таким же.

Если на затвор подать отрицательный потенциал, то это закроет транзистор в обоих направлениях, однако будет работать встроенный диод. Если полевик закрыт не будет, то это указывает на его неисправность.

Проверка мофсета с p-каналом выполняется аналогичным образом. Отличие состоит в том, что при проверке там, где раньше использовался красный щуп, теперь используется чёрный и наоборот.

Работа полевого МДП транзистора

Способы устранения

Для того, чтобы при проверке не повредить деталь, нужно применять при проверке такие мультиметры, у которых используется рабочее напряжения не более 1,5 в.

Если в результате проверки на мультиметре было обнаружено, что полевой транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить на новый.

Инструкция по прозвонке без выпаивания

Чтобы проверить, исправен ли полевой транзистор, нужно его выпаять и прозвонить с мультиметром. Однако могут возникать ситуации, когда нужно в схеме есть несколько таких деталей и неизвестно, какие из них исправны, а какие — нет. В этом случае полезно знать, как проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая.

Цифровой мультиметр

В этом случае применяют проверку без выпаивания. Она даёт примерный результат.

Важно! После того, как будет определён предположительно неисправный элемент, его отсоединяют и проверяют, получив точную информацию о его работоспособности. Если он функционирует нормально, его устанавливают на прежнее место.

Проверка без выпаивания выполняется следующим образом:

1. Перед проведением прозвонки полевого транзистора цифровым мультиметром устройство отключают от электрической розетки или от аккумуляторов. Последние вынимают из устройства.
2. Если красный щуп соединить с истоком, а чёрный — со стоком, то можно рассчитывать, что мультиметр покажет 500 мв. Если на индикаторе можно увидеть эту или превышающую её цифру, то это говорит о том, что транзистор полностью фунукционален. В том случае, если эта величина гораздо меньше — 50 или даже 5 мв, то в этом случае можно с высокой вероятностью предположить неисправность.

С управляющим p-n-переходом

3. Если красный мультиметровый щуп переставить на затвор, а чёрный оставить на прежнем месте, то на индикаторе можно будет увидеть 1000 мв или больше, что говорит об исправности полевого транзистора. Когда разница составляет 50 мв, то это внушает опасение, что деталь испорчена.
4. Если чёрный щуп тестера поставить на исток, а красный поместить на затвор, то для работоспособного транзистора можно ожидать на дисплее 100 мв или больше. В тех случаях, когда цифра будет меньше 50 мв, имеется высокая вероятность того, что проверяемая деталь неработоспособна.

Нужно учитывать, что выводы, получаемые без выпайки, носят вероятностный характер. Эти данные позволяют получить предварительные выводы об используемых в схеме полевых транзисторах.

Для проверки их нужно выпаять, произвести проверку и установить, если работоспособность подтверждена.

Подготовка к работе

Правила безопасной работы

Мосфеты очень уязвимы по отношению к статическому электричеству. В этом случае может произойти пробой. Для того, чтобы этого не случилось, нужно при помощи проведения тестирования его удалять.

При пайке возможна ситуация, когда тепло, попадающее на транзистор, приведёт к его порче. В этом случае нужно обеспечить теплоотвод. Для этого достаточно придерживать выводы транзистора плоскогубцами в процессе пайки.

Полевики имеют широкое распространение в современных электронных приборах. Когда происходит поломка, необходимо знать, как проверить мосфет. Выяснить, исправен ли он, возможно, если использовать для этого мультиметр.

метров проверки транзистора (JFET) | Переходные полевые транзисторы

Тестирование полевого транзистора с помощью мультиметра может показаться относительно простой задачей, учитывая, что он имеет только один PN-переход для тестирования: измеряется либо между затвором и истоком, либо между затвором и стоком.

Проверка целостности N-канального JFET

А вот проверка целостности через канал сток-исток — другое дело. Помните из предыдущего раздела, как накопленный заряд на емкости PN перехода затворного канала мог удерживать полевой транзистор в отключенном состоянии без приложения к нему внешнего напряжения? Это может произойти, даже если вы держите JFET в руке, чтобы проверить его! Следовательно, любое показание измерителя непрерывности через этот канал будет непредсказуемым, поскольку вы не обязательно знаете, накапливается ли заряд в соединении затвор-канал.Конечно, если вы заранее знаете, какие клеммы на устройстве являются затвором, истоком и стоком, вы можете подключить перемычку между затвором и истоком, чтобы устранить любой накопленный заряд, а затем без проблем приступить к проверке целостности цепи исток-сток. Однако, если вы не знаете, какие терминалы какие, непредсказуемость соединения исток-сток может затруднить определение идентичности терминала.

Стратегия тестирования JFET

Хорошая стратегия, которой следует придерживаться при тестировании JFET, — вставить контакты транзистора в антистатическую пену (материал, используемый для доставки и хранения статических электронных компонентов) непосредственно перед тестированием.Проводимость пены создает резистивное соединение между всеми выводами транзистора, когда он вставлен. Это соединение гарантирует, что все остаточное напряжение, возникающее на PN-переходе затворного канала, будет нейтрализовано, тем самым «открывая» канал для точного измерения целостности цепи исток-сток.

Поскольку канал JFET представляет собой единый непрерывный кусок полупроводникового материала, обычно нет разницы между выводами истока и стока. Проверка сопротивления от истока к стоку должна дать то же значение, что и проверка от стока к истоку.Это сопротивление должно быть относительно низким (максимум несколько сотен Ом), когда напряжение PN перехода затвор-исток равно нулю. При приложении напряжения обратного смещения между затвором и истоком обрыв канала должен быть очевиден по увеличенному показанию сопротивления на измерителе.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Полевые транзисторы (FET): TESTING FETs

T E ST I N G FET s

Проверка полевого транзистора сложнее, чем проверка обычного транзистора.Перед фактическим тестированием полевого транзистора необходимо учесть следующие моменты:

1. Является ли устройство полевым или полевым МОП-транзистором?

2. Является ли полевой транзистор N-канальным или P-канальным устройством?

3. Устройство с полевыми МОП-транзисторами является устройством режима улучшения или устройством режима истощения?

Перед удалением полевого транзистора из схемы или обращением с ним проверьте, является ли он полевым или полевым МОП-транзистором. МОП-транзисторы можно легко повредить, если не соблюдать определенные меры предосторожности при обращении.

1. Держите все выводы полевого МОП-транзистора закороченными, пока они не будут готовы к использованию.

2. Убедитесь, что рука, используемая для работы с полевым МОП-транзистором, заземлена.

3. Убедитесь, что питание схемы отключено, прежде чем вставлять или извлекать полевой МОП-транзистор.

И полевые транзисторы JFET, и полевые МОП-транзисторы могут быть проверены с помощью имеющегося в продаже оборудования для тестирования транзисторов или омметра. При использовании коммерческого оборудования для тестирования транзисторов см. Руководство по эксплуатации для правильной настройки переключателя.

Тестирование полевых транзисторов с помощью омметра

1. Используйте низковольтный омметр в диапазоне R X 100.

2. Определите полярность измерительных проводов. Красный — положительный, черный — отрицательный.

3. Определите прямое сопротивление следующим образом:

а. N-канальные полевые транзисторы: подключите положительный вывод к затвору, а отрицательный — к истоку или стоку. Поскольку канал соединяет исток и сток, необходимо проверить только одну сторону.Прямое сопротивление должно быть низким.

г. P-канальные полевые транзисторы: подключите минус

ведет к затвору, а положительный вывод к истоку или стоку.

4. Определите обратное сопротивление следующим образом:

а. N-канальные полевые транзисторы: подключите отрицательный измерительный провод омметра к затвору, а положительный измерительный провод к истоку или стоку. JFET должен указывать на бесконечное сопротивление. Более низкое значение указывает на короткое замыкание или утечку.

г. P-канальные полевые транзисторы: подключите положительный тест

Провод омметра к затвору, а отрицательный измерительный провод к истоку или стоку.

Тестирование полевых МОП-транзисторов с помощью омметра

Прямое и обратное сопротивление следует проверять низковольтным омметром по максимальной шкале. МОП-транзисторы имеют чрезвычайно высокое входное сопротивление из-за изолированного затвора. Измеритель должен регистрировать бесконечное сопротивление как в прямом, так и в обратном тестах сопротивления между затвором и истоком или стоком.Более низкие значения указывают на пробой изоляции между затвором и истоком или стоком.

Q U E S T ION S

1. На какие вопросы необходимо ответить перед фактическим тестированием полевого транзистора?

2. Почему важно знать, является ли устройство полевым транзистором или полевым МОП-транзистором, прежде чем удалять его из схемы?

3. Опишите, как проверить полевой транзистор с помощью омметра.

4. Опишите, как проверить полевой МОП-транзистор с помощью омметра.

5. Какая процедура используется для тестирования JFET или MOSFET с помощью коммерческого тестера транзисторов?

Входящие поисковые запросы:

Тестирование полевого транзистора

10.2: Измерение основных транспортных свойств полевых транзисторов

Типичные характеристики V-I полевых транзисторов

Развертка напряжения — отличный способ узнать об устройстве. На рисунке \ (\ PageIndex {10} \) показан типичный график развертки напряжения сток-исток при различных напряжениях затвор-исток при измерении тока стока, ID для n-канального JFET.Характеристики V-I имеют четыре различных региона. Анализ этих областей может предоставить важную информацию о характеристиках устройства, таких как напряжение отсечки, VP, усиление прозрачности, gm, сопротивление канала сток-исток, RDS и рассеиваемая мощность, PD.

Рисунок адаптирован из Electronic Tutorials (www.electronic-tutorials.ws).

Омическая область (линейная область)

Эта область ограничена VDS

\ [R_ {DS} \ = \ \ frac {\ Delta V_ {DS}} {\ Delta I_ {D}} \ = \ \ frac {1} {g_ {m}} \ label {1} ​​\]

\ [g_m \ = \ \ frac {\ Delta I_ {D}} {\ Delta V_ {DS}} \ = \ \ frac {1} {R_ {DS}} \ label {2} \]

Область насыщенности

Это область, в которой JFET полностью включен.Максимальный ток протекает для данного напряжения затвор-исток. В этой области ток стока можно смоделировать с помощью \ ref {3}, где ID — ток стока, IDSS — максимальный ток, VGS — напряжение затвор-исток, а VP — напряжение отсечки. Решение для напряжения отсечки приводит к \ ref {4}.

\ [I_ {D} \ = \ I_ {DSS} (1 \ — \ frac {V_ {GS}} {V_ {P}}) \ label {3} \]

\ [V_ {P} \ = \ 1 \ — \ \ frac {V_ {GS}} {\ sqrt {\ frac {I_D} {I_ {DSS}}}} \ label {4} \]

Область разбивки

Эта область характеризуется резким увеличением тока.Подаваемое напряжение сток-исток превышает предел сопротивления полупроводникового канала, в результате чего транзистор выходит из строя и протекает неконтролируемый ток.

Область отсечения (обрезанная область)

В этой области напряжения затвор-исток достаточно, чтобы ограничить поток через канал, по сути, отсекая ток стока. Рассеивание мощности PD можно решить с помощью закона Ома (I = V / R) для любой области с помощью \ ref {5}. {2} / R_ {DS} \ label {5} \]

V-I характеристики p-канального JFET ведут себя аналогично, за исключением того, что напряжения меняются местами.В частности, точка отсечки достигается, когда напряжение затвор-исток увеличивается в положительном направлении, а область насыщения достигается, когда напряжение сток-исток увеличивается в отрицательном направлении.

Типичные характеристики V-I полевых МОП-транзисторов

На рисунке \ (\ PageIndex {11} \) показан типичный график развертки напряжения сток-исток при различных напряжениях затвор-исток при измерении тока стока, I _D для идеального n-канального полевого МОП-транзистора. Подобно JFET, V-I характеристики MOSFET имеют отдельные области, которые предоставляют ценную информацию о транспортных свойствах устройства.

Рисунок адаптирован из Electronic Tutorials (www.electronic-tutorials.ws).

Омическая область (линейная область)

n-канальный усовершенствованный MOSFET ведет себя линейно, действуя как переменный резистор, когда напряжение затвор-исток превышает пороговое напряжение, а напряжение сток-исток больше, чем напряжение затвор-исток. В этой области ток стока можно смоделировать с помощью \ ref {6}, где ID — ток стока, VGS — напряжение затвор-исток, VT — пороговое напряжение, VDS — напряжение сток-исток, а k — геометрическое коэффициент, описываемый как \ ref {7}, где µ _n — эффективная подвижность носителей заряда, C _OX — емкость оксида затвора, W — ширина канала, а L — длина канала.{2} \ label {8} \]

Решение для порогового напряжения VT приводит к \ ref {9}.

\ [V_ {T} \ = \ V_ {GS} \ — \ \ sqrt {\ frac {I_ {D}} {k}} \ label {9} \]

Область отсечения (обрезанная область)

Когда напряжение затвор-исток, VGS, ниже порогового напряжения VT, носители заряда в канале недоступны, «перекрывая» поток заряда. Рассеяние мощности для полевых МОП-транзисторов также можно решить с помощью уравнения 6 в любой области, как в случае полевого транзистора.

FET V-I Сводка

Типичные ВАХ для всего семейства полевых транзисторов, показанных на рисунке \ (\ PageIndex {11} \), показаны на рисунке \ (\ PageIndex {12} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {12} \) График ВАХ для различных типов полевых транзисторов. По материалам P. Horowitz и W. Hill, в Art of Electronics, Cambridge University Press, New York, 2 ^nd Edn., 1994.

Из рисунка \ (\ PageIndex {12} \) видно, как схемы легирования, которые приводят к усилению и истощению, смещены вдоль оси VGS. Кроме того, из графика можно определить состояние ВКЛ или ВЫКЛ для данного напряжения затвор-исток, где (+) положительно, (0) равно нулю, а (-) отрицательно, как показано в Таблице \ (\ PageIndex {1} \).

Полевые транзисторы — обзор

9.1.1 Геометрическая масштабируемость

Ширина и длина полевого транзистора (FET) являются ключевыми переменными, доступными разработчикам схем для оптимизации характеристик схемы. Полностью обедненный кремний на изоляторе (FDSOI) — это строгальная технология, поэтому ширину можно плавно изменять, в отличие от FinFET, где ширина задается целыми числами (одно ребро, два ребра и т. Д.). Поскольку технологии FDSOI нацелены на аналоговые и радиочастотные (RF) приложения, литография обычно настраивается для обеспечения непрерывного диапазона длин.Чтобы воспользоваться этой гибкостью конструкции, модель должна точно воспроизводить характеристики устройства для любого сочетания длины и ширины.

BSIM-IMG имеет обширную физику, встроенную в уравнения для эффектов масштабирования длины канала. Для чисто цифровой модели, которая должна быть точной только для вытянутой длины в диапазоне от минимальной до нескольких точек сетки, плюс технологический вариант L , этого может оказаться достаточно. Тем не менее, промышленный разработчик моделей, который должен покрывать расстояние от минимума менее 30 нм до максимума более микрона с точностью, требуемой разработчиками аналоговых и радиочастотных устройств, почти всегда обнаружит, что модель не может достаточно точно соответствовать по всей длине.

Компактная модель всегда должна быть компромиссом между, включая всю физику, и обеспечением быстрого моделирования. В конкретной конструкции устройства опущенные или упрощенные физические данные могут быть достаточно важными, чтобы потребовать более обширного рассмотрения. Поскольку BSIM-IMG является стандартной отраслевой моделью, поддерживаемой коалицией компактных моделей Si2 (CMC), существует механизм для предложения, разработки, тестирования и включения изменений модели. По этой причине членами CMC являются большинство литейных производств и поставщиков средств автоматизации электронного проектирования (EDA), а также многие компании, не работающие с фабриками.

Вероятно, наиболее частой причиной несоответствия по длине является печать ворот. Модель регулирует длину, указанную в списке соединений, с помощью дельты L и даже обеспечивает корректировку дельты L для печати на основе геометрии устройства.

Lnew = L + XL

LLLN = Lnew − LLN

LLWN = Lnew − WLN

LWLLN − LWN = LLLN × WLWN

dLIV = LINT + LL × LLLN + LW x WLWN + LW × WLWN + LINT + LL × LLLN + LW × WLWN

Leff = Lnew – 2.0 × dLIV

Используя эти параметры модели, можно улучшить соответствие токов и емкости вытянутой длине, особенно для самых коротких длин.

Однако это аналитические функции, которые производят плавное монотонное изменение в L и W . Формирование рисунка с номинальной длиной затвора 28 нм или меньше с использованием литографии с длиной волны 193 нм [1] требует коррекции оптического приближения и использования методов повышения разрешения, таких как вспомогательные функции субразрешения [2]. Это прерывистые процессы, которые вызывают немонотонное и даже прерывистое изменение дельты L в зависимости от нарисованного L , особенно для более длинных устройств, представляющих интерес для разработчиков аналоговых и маломощных радиочастотных схем.

Разработчик модели также часто сталкивается в процессе с другими геометрическими эффектами, которые вызывают различия в поведении устройства. Часто невозможно определить точный задействованный механизм, и лучшее, что может сделать разработчик модели, — это охарактеризовать изменение как одну из физических характеристик полевого транзистора, например, подвижность или последовательное сопротивление.

Для вариаций печати, которые не могут быть смоделированы, и для других наблюдаемых геометрических эффектов у разработчика моделей есть два варианта.Один из них — использовать параметры разбиения модели либо как полностью разбитую модель, либо как дополнительную глобальную вариацию в уравнениях модели. Другой — встроить в карточку модели уникальные уравнения или даже справочные таблицы, которые корректируют параметры модели с учетом геометрических изменений, которые не моделируются.

Механизм биннинга Модель короткоканального транзистора с изолированным затвором Беркли для независимых многополюсных вентилей (BSIM-IMG) аналогична таковой в других моделях BSIM от Калифорнийского университета в Беркли. Каждый параметр с возможностью бина рассчитывается как константа плюс три геометрических члена.

(9.1) PARAMi = PARAM + LPARAM / Leff + WPARAM / Weff + PPARAM / (Weff × Leff)

На рис. 9.1 показан пример разделения пространства L × W на шесть бункеров. В каждом углу бункера есть полевой транзистор, который измеряется и устанавливается без геометрических масштабов. Параметры бин-модели из четырех моделей в четырех углах бункера используются для решения уравнения. (9.1) для четырех параметров бина для этого бина. Структура уравнения гарантирует, что параметр бинированной модели будет иметь одинаковое значение в соседних интервалах для точек на границе между интервалами.Например, бункеры 1 и 2 имеют одинаковое значение для каждого параметра бина в L и W полевого транзистора 2, а также полевого транзистора 6 по конструкции. Параметры без объединения имеют одинаковое значение во всех ячейках, поэтому ячейки 1 и 2 дают точно такую ​​же модель в этих точках. Изучая уравнение. (9.1) читатель может видеть, что это будет верно для каждой точки на линии от FET 2 до FET 6.

Рисунок 9.1. Разделение пространства L — W для модели с бункером.

Одно из главных преимуществ бининговых моделей состоит в том, что модели с одной геометрией для углов бинов могут быть легко подогнаны.Тогда полная биннинговая модель может быть построена простым алгоритмом. Соответствие данным по углам ячеек обычно довольно хорошее. Однако из-за того, что уравнение биннинга не включает в себя физику, транзисторы в точках внутри бинов могут не подходить особенно хорошо. И хотя этот метод обеспечивает непрерывность через границы бункеров, он не гарантирует монотонности или физически разумных кривых по сравнению с L или W . В общем, построение хороших бинированных моделей требует применения дополнительных ограничений на значение бинированных параметров в каждой из отдельных геометрических аппроксимаций.

Разработчики моделей часто обрабатывают параметры разбиения ( L _PARAM и т. Д.) Как дополнительные параметры глобального масштабирования. Например, если насыщение скорости не может быть адекватно подогнано с помощью масштабирования L , встроенного в модель, параметр LVSAT может использоваться, чтобы дать разработчику модели дополнительную степень свободы в модели. Это особенно полезно для зависимости W SiGe-канала полевого транзистора p-типа (pFET), где ширина активной области может иметь очень сильное влияние посредством модуляции механического напряжения.

В крайнем случае, разработчик моделей может включить расчеты в карточку модели. Это добавляет сложности и создает риск того, что модели могут не работать одинаково в симуляторах от разных поставщиков EDA. Но это дает моделисту практически неограниченную свободу подгонять любое геометрическое поведение устройства. Это часто необходимо для моделирования эффекта локальной компоновки, обсуждаемого далее в этой главе.

Как проверить полевой транзистор?

Полевые транзисторы

( FIELD EFFECT TRANSISTOR ) являются устройствами с основным носителем заряда.Устройство состоит из активного канала, по которому основные носители заряда, электроны или дырки, текут от истока к стоку. Провода истока и стока подключаются к полупроводнику через омические контакты. Проводимость канала является функцией потенциала, приложенного к клеммам затвора и истока.

Три терминала полевого транзистора являются источниками (S), через которые большинство несущих входят в канал. Обычный ток, входящий в канал в точке S, обозначается I _S Drain (D), через который большинство носителей покидают канал.Обычный ток, поступающий в канал в точке D, обозначается I _D . Напряжение от стока к источнику составляет В _DS . Затвор (G), терминал, который модулирует проводимость канала. Подавая напряжение на G, можно управлять I _D . Полевой транзистор, который имеет вывод истока S, вывод затвора G и соединение стока D.
Путь для тока — от источника до стока через полупроводниковый материал, этот путь называется каналом. В N-канальном полевом транзисторе носителями являются электроны. Источник подключен к отрицательному полюсу питания, а сток — к положительному.На канале N-типа сформированы вентили P-типа, обеспечивающие PN-переходы. Когда эти переходы получают обратное смещение, области вокруг них освобождаются от электронных носителей. Эти «области истощения» уменьшают ширину канала носителя, как в точке B. В результате происходит уменьшение прохождения носителей тока от Источника к Стоку.
Увеличение смещения приводит к расширению обедненных областей, и канал становится меньше, что еще больше снижает ток. В конце концов, ворота можно сделать настолько отрицательными, что канал будет практически закрыт.Это область отсечки, и ток практически равен нулю. Таким образом, ток от истока к стоку и через внешние элементы схемы можно контролировать, регулируя напряжение затвора. Поскольку область перехода затвор-канал имеет обратное смещение, ток затвора чрезвычайно мал, и, следовательно, входной импеданс затвора очень высок. Как правило, ток затвора незначителен.

КАК ПРОВЕРИТЬ FET В ДИОДНОМ РЕЖИМЕ?

• Подключите положительный измерительный провод цифрового мультиметра к GATE

.

• …………… DMM Отрицательный измерительный провод к DRAIN На дисплее отображается 0,715 В
• …………… DMM Отрицательный измерительный провод к ИСТОЧНИКУ = показание дисплея показывает 0,703 В

Затем зажмите затвор пальцем, чтобы подать индуцированное напряжение человеческого тела в качестве входного сигнала на затвор. Из-за эффекта усиления транзистора изменятся как UDS, так и ID, что означает, что сопротивление между стоком и истоком также изменяется, и измерительный провод сильно колеблется. Если качание небольшое, когда вы зажимаете затвор, это означает, что способность транзистора к увеличению мала; если вывод не двигается, это означает, что транзистор поврежден.

Поскольку напряжение переменного тока 50 Гц, индуцируемое телом человека, довольно велико, и разные полевые транзисторы могут иметь разные рабочие точки при измерении с помощью резистивного механизма, руки могут качаться вправо или влево, когда затвор зажимается рукой. . Когда RDS транзисторов уменьшается, измерительный провод поворачивается вправо, а при увеличении RDS — влево.

Независимо от направления движения стрелок, пока есть четкое движение, это означает, что транзистор может усиливать.

Этот метод также подходит для измерения МОП-транзисторов. Для защиты полевого МОП-транзистора необходимо удерживать изолирующую ручку и соединить затвор с металлическим стержнем, чтобы предотвратить непосредственное добавление индуцированного телом человека заряда к затвору и повреждения транзистора.

После каждого измерения МОП-транзистора будет небольшое количество зарядов на конденсаторе перехода G-S, и будет установлено напряжение UGS. Затем, если вы продолжите тест, измерительный провод может не двигаться, и короткое замыкание цепи между полюсом G-S решит проблему.

IV Меры предосторожности

1. Для безопасного использования полевого транзистора в конструкции схемы должны быть установлены ограничения параметров , таких как рассеиваемая мощность, максимальное напряжение сток-исток, максимальное напряжение затвор-исток и максимальный ток. не должно быть превышено.

2. При использовании различных типов полевых транзисторов их необходимо вставлять в схему в строгом соответствии с требуемым смещением и соблюдать полярность смещения полевого транзистора.Например, существует PN-переход между истоком и стоком затвора с полевым эффектом перехода, поэтому затвор N-канала не может быть смещен положительно, а затвор P-канала не может быть смещен отрицательно.

3. Из-за чрезвычайно высокого входного сопротивления полевого МОП-транзистора, выводные контакты должны быть закорочены во время транспортировки и хранения. Кроме того, следует использовать металлический экранирующий пакет, чтобы предотвратить повреждение затвора внешним наведенным потенциалом.

В частности, полевой МОП-транзистор лучше хранить в металлическом корпусе , а не в пластиковом. Также следует отметить влагостойкость транзистора.

4. Чтобы предотвратить индукционный пробой затвора полевого транзистора, все испытательные приборы, рабочие места, электрические утюги и сама цепь должны быть хорошо заземлены, что означает:

(1) При пайке контактов сначала припаяйте электрод истока.

(2) Перед подключением к цепи все выводы транзистора должны быть закорочены друг с другом, а закорачивающий материал удаляется после сварки.

(3) Когда вы извлекаете транзистор из стойки для компонентов, человеческое тело должно быть заземлено соответственно, как с помощью заземляющего кольца.

(4) При использовании современного газонагревательного электрического паяльника удобнее сваривать полевой транзистор, но следует обеспечить безопасность.

Рисунок 8. Газовая пайка

(5) категорически запрещается вставлять или втягивать транзистор в схему без отключения питания.

5. При установке полевого транзистора положение установки должно находиться на расстоянии от , насколько это возможно, от нагревательного элемента . А чтобы не допустить вибрации транзистора, необходимо закрепить корпус транзистора. Также, когда мы сгибаем штифт, он должен быть на 5 мм выше основания, чтобы не повредить штифт и не вызвать утечку воздуха.

6. При использовании транзистора VMOS необходимо добавить соответствующий радиатор.Взяв VNF306 в качестве примера, максимальная мощность может достигать 30 Вт только после того, как транзистор оснащен радиатором 140 × 140 × 4 (мм).

7. После параллельного включения нескольких транзисторов высокочастотные характеристики усилителя ухудшаются из-за увеличения межэлектродной емкости и распределенной емкости , и легко вызвать высокочастотные паразитные колебания через Обратная связь. По этой причине обычно используется не более четырех параллельных составных транзисторов, и сопротивление антипаразитных колебаний должно быть подключено последовательно к базе или затвору каждого транзистора.

8. Напряжение затвор-исток переходного полевого транзистора не может быть изменено на противоположное и может сохраняться в открытом состоянии. Когда полевой МОП-транзистор не используется из-за очень высокого входного сопротивления, каждый электрод должен быть закорочен, чтобы предотвратить повреждение транзистора внешним электрическим полем.

9. Во время сварки внешняя оболочка электрического паяльника должна быть оборудована внешним заземляющим проводом , чтобы предотвратить повреждение транзистора из-за заряженного электрического утюга.Для небольшого количества пайки вы также можете отключить паяльник после его нагрева или отключить питание и припаять его. Особенно при сварке полевых МОП-транзисторов, исток-сток-затвор следует приваривать по порядку, а цепь должна быть отключена.

10. При сварке электрическим паяльником мощностью 25Вт работа должна быть быстрой. Если вы используете электрический паяльник мощностью от 45 до 75 Вт, воспользуйтесь пинцетом, чтобы зажать основание штифта, чтобы улучшить отвод тепла. Используйте мультиметр, чтобы проверить качество полевого транзистора перехода (например, сопротивление между прямым и обратным сопротивлением каждого PN перехода и сток-исток).Однако полевой МОП-транзистор нельзя проверить с помощью мультиметра, вместо этого необходимо использовать тестер. А линию короткого замыкания каждого электрода можно удалить только после подключения тестера. При снятии мы должны сначала устранить короткое замыкание, а затем удалить его, чтобы избежать плавающего затвора.

Рис. 9. Тестер MOSFET

При высоком входном импедансе необходимо принять меры по защите от влаги, чтобы предотвратить уменьшение входного сопротивления полевого транзистора из-за температуры.Если используется четырехпроводной полевой транзистор, провод подложки следует заземлить. Транзистор с керамическим корпусом стоит, поэтому его следует защищать от света.

Для силовых полевых транзисторов должны быть хорошие условия теплоотвода . Поскольку силовой полевой транзистор используется в условиях высокой нагрузки, необходимо разработать достаточно радиаторов, чтобы температура корпуса не превышала номинальное значение, чтобы устройство могло стабильно работать в течение длительного времени.

Короче говоря, для обеспечения безопасного использования полевого транзистора необходимо учитывать ряд факторов, а также различные меры безопасности. Огромному количеству профессионального и технического персонала, особенно энтузиастам электроники, следует принять практические меры для безопасного и эффективного использования полевых транзисторов в соответствии с их реальной ситуацией.

V Полевой эффект Transisto r VS. Транзистор

1.Исток S, затвор G и сток D полевого транзистора соответствуют эмиттеру E, базе B и коллектору C транзистора соответственно, и их функции аналогичны.

2. Полевой транзистор представляет собой управляемое напряжением устройство , работающее по напряжению, для управления идентификатором посредством VGS, и его коэффициент усиления gm обычно невелик, поэтому усилительная способность полевого транзистора оставляет желать лучшего. Транзистор — это устройство тока , управляемое током, для управления IC посредством iB (или iE).

3. Затвор полевого транзистора почти не поглощает ток, в то время как база транзистора поглощает определенный ток во время работы.Следовательно, входное сопротивление полевого транзистора выше, чем у транзистора.

4. Полевой транзистор проводит ток с основными несущими . Транзистор может проводить электричество как с большинством, так и с неосновными носителями. Поскольку на концентрацию неосновных носителей сильно влияют температура, излучение и другие факторы, полевой транзистор имеет лучшую температурную стабильность и радиационную стойкость, чем транзистор.

Рисунок 10.Поток большинства и меньшинства несущей в транзисторе PNP

Полевой транзистор следует использовать, когда условия окружающей среды (температура и т. Д.) Сильно различаются.

5. Когда металлический источник истока соединен с подложкой, электрод истока и электрод стока могут использоваться взаимозаменяемо, , и их характеристики не сильно меняются. Однако, если коллектор и эмиттер транзистора используются взаимозаменяемо, его характеристики будут сильно отличаться, и значение β значительно уменьшится.

6. Коэффициент шума полевого транзистора очень мал, поэтому полевой транзистор следует выбирать в схеме малошумящего усилителя, где входной каскад требует высокого отношения сигнал / шум (SNR).

7. Полевые транзисторы и транзисторы могут образовывать различные и переключающие схемы, но полевой транзистор более широко используется в крупномасштабных и сверхбольших интегральных схемах из-за его простого производственного процесса, низкого энергопотребления, хорошей термостойкости. , широкий диапазон рабочего напряжения питания и другие преимущества.

8. Сопротивление в открытом состоянии транзистора велико, а сопротивление полевого транзистора невелико, всего несколько сотен миллиом. В современных электрических устройствах полевые транзисторы обычно используются в качестве переключателя из-за его высокого КПД.