Транзистор (триод) один из самых распространенных электронных компонентов. От его исправности зависит работоспособность всего устройства, но визуально нерабочий элемент не определить. Во многих случаях для проверки достаточно мультиметра.
Как определить мультиметром полярность
Проверка исправности транзисторов мультиметром сводится, большей частью, к диагностике p-n переходов. Существует полупроводниковый прибор, содержащий один такой переход – это диод. Разобравшись с принципом проверки его работоспособности, продиагностировать транзистор не составит труда.
Полупроводниковый переход, из которого состоит диод, обладает свойством односторонней проводимости – при приложении напряжения одной полярности его сопротивление будет небольшим, через диод потечет ток. Если приложить напряжение противоположной полярности, сопротивление перехода будет большим, ток течь не будет. Диагностика диода сводится к измерению сопротивления при каждой полярности напряжения. Для этого понадобится мультиметр с режимом омметра.
На сегодняшний день распространение получили цифровые тестеры. Они практически полностью вытеснили стрелочные, поэтому речь пойдет о проверке исправности с помощью современных измерительных приборов. Тестер должен иметь функцию замера сопротивления, причем большинство устройств обладают дополнительным режимом – тестирование диодов. Он отличается от обычного режима тем, что на полупроводниковый прибор подается повышенное напряжение (до нескольких вольт) – обычного уровня может не хватить для открытия p-n перехода.
Чтобы измерить сопротивление диода в двух направлениях, надо плюс мультиметра (красный провод) подключить к аноду диода, а минус (черный провод) – к катоду. Диод откроется, через него потечет ток. Омметр должен показать какое-то сопротивление (зависит от материала и конструкции диода).
Если изменить подключение щупов мультиметра на противоположное, диод запрется, тока не будет, тестер покажет бесконечно большое сопротивление. Можно считать полупроводниковый прибор (и его p-n переход) исправным. Если результаты замеров отличаются, диод вышел из строя. Бесконечное сопротивление в обе стороны означает обрыв цепи диода, малое – его «спекание». Уяснив принципы тестирования омметром полупроводниковых переходов на примере диода, можно разобраться, как проверить транзистор мультиметром.
Проверка транзисторов различных типов
Понятие транзистора, как полупроводникового прибора, включает в себя несколько классов и безграничное множество типов корпусов. Для проверки любого вида триода надо знать:
- его строение;
- расположение выводов – распиновку (встречается также устаревший термин цоколевка).
Эти сведения можно найти в технической литературе.
Биполярного
Биполярный транзистор представляет собой два p-n перехода:
- база-эмиттер (можно называть его эмиттерным);
- база-коллектор (коллекторный).
Каждый переход можно проверить с помощью тестера, как обычный диод. Если коллекторный и эмиттерный переходы в порядке, полупроводниковый прибор считается исправным.
Нельзя понимать эквивалентную схему буквально – ей можно пользоваться только для прозвонки. Если триод теоретически можно использовать, как два соединенных диода, то из сборки из двух диодов транзистор не получить.
Надо проверить наличие односторонней проводимости база-эмиттер и база-коллектор. Дополнительно можно измерить сопротивление между выводами эмиттера и коллектора. Оно должно быть высоким при прозвонке в обе стороны.
Видео: Определяем базу, коллектор и эмиттер биполярного транзистора.
Отличия в прозвонке PNP и NPN
Биполярные транзисторы бывают двух типов:
- pnp;
- npn.
Эти типы отличаются друг от друга только чередованием слоев, а значит, направлением протекания тока. Проверка транзисторов обоих структур принципиально не различается, но проводить переходы будут в противоположном направлении.
Полевого
Класс полевых (униполярных) транзисторов подразумевает несколько видов конструкций. Проверка каждого типа производится по-разному.
Проверка триода с p-n переходом
Существуют полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (в зарубежной терминологии – j-fet). К этому классу относятся, например, отечественные КП103, КП303 или зарубежные J105, J106. Конструктивно они представляют собой один полупроводниковый переход.
Проверяется наличие односторонней проводимости затвор-исток и затвор-сток. Между истоком и стоком мультиметр должен показать небольшое сопротивление, одинаковое в обе стороны.
Диагностика МОП транзистора
Другое строение имеют транзисторы структуры МОП (в зарубежной терминологии MOSFET). Их принцип действия не основан на односторонней проводимости полупроводниковых переходов (хотя некоторые типы триодов их содержат). Приборы класса МОСФЕТ делятся на две категории:
- с встроенным каналом;
- с индуцированным каналом.
В каждой категории есть приборы с каналом n-типа и p-типа, отличающиеся характером проводимости полупроводника, на базе которого организован проводящий канал.
Первую проверку таких транзисторов можно провести прозвонкой цепи исток-сток. У приборов со встроенным каналом омметр должен показать сопротивление, близкое к нулю (в обе стороны). У триодов с индуцированным каналом при отсутствии напряжения на затворе тестер должен обнаружить бесконечно большое сопротивление. Затвор исправного прибора должен быть изолирован от всех выводов – при проверке тестер также должен определить высокое сопротивление.
У мощных силовых триодов между стоком и истоком может быть присутствовать диод (он называется паразитным и образуется в процессе производства). Такой диод проверяется точно также, как и обычный – по наличию односторонней проводимости между стоком и истоком.
Для более глубокой проверки можно попробовать открыть MOSFET подачей на затвор измерительного напряжения от мультиметра. На примере n-канального полевика с индуцированным каналом процедура выглядит так:
- измерить сопротивление исток-сток (S-D) в прямом направлении, запомнить значение;
- красным (плюсовым) щупом мультиметра коснуться затвора (G), черным – вывода истока (S);
- емкость завтор-подложка зарядится измерительным напряжением, канал приоткроется;
- снова замерить сопротивление исток-сток (S-D) в прямом направлении, у исправного полевика оно должно уменьшиться.
Для некоторых приборов испытательного напряжения может не хватить для открытия канала. В этом случае можно попробовать зарядить емкость затвор-подложка от внешнего источника питания (9-12 VDC) через резистор в несколько сотен ом.
Прозвонить полевой транзистор с p-каналом можно тем же способом, но для открытия надо приложить щупы в обратном направлении – черный к затвору, красный к истоку. У триодов со встроенным каналом реакция на воздействие обратная – сопротивление исток-сток увеличивается.
Типа IGBT
Транзистор IGBT представляет собой гибрид полевого и биполярного триодов. Его полупроводниковые переходы недоступны для проверки (не выведены на корпус), поэтому протестировать такой триод можно так же, как MOSFET:
- проверить наличие высокого сопротивления между эмиттером и коллектором (надо учитывать возможное наличие диода в цепи, тогда следует ожидать односторонней проводимости);
- проверить наличие высокого сопротивления затвор-эмиттер и затвор-коллектор;
Также можно попытаться открыть триод подачей напряжения на затвор. Если попытка окажется удачной, сопротивление эмиттер-коллектор в прямом направлении уменьшится.
Составного
Некоторые триоды (например, отечественные КТ825, КТ827) имеют составную структуру (схема Дарлингтона). Фактически, в одном корпусе находятся два триода.
Проверяется такой прибор тем же методом, что и обычный, с двумя оговорками:
- при проверке эмиттерной цепи на пути база-эмиттер находятся два полупроводниковых перехода, для их открытия требуется вдвое большее напряжение, у тестера может его не хватить;
- коллекторный переход выходного элемента (выделен красным) недоступен для прозвонки.
Чтобы полностью убедиться в исправности такого прибора, придется собрать тестовую схему.
Однопереходного
Еще один тип транзистора, который применяется довольно редко – однопереходный (например, отечественный КТ117). Из названия понятно, что он состоит из одного p-n перехода.
Надо определить наличие односторонней проводимости эмиттер-база 1 и эмиттер-база 2. Между базами тестер должен показать небольшое сопротивление в обе стороны.
Выпаивание корпуса прибора из платы для проверки с последующей установкой на место – процесс трудоемкий, особенно, если полупроводниковый прибор закреплен на радиаторе. Также непросто демонтировать приборы в исполнении SMD. Возникает естественное желание проверить его исправность непосредственно на плате.
Можно ли проверять не выпаивая прямо на плате
Выпаивание корпуса прибора из платы для проверки с последующей установкой на место – процесс трудоемкий, особенно, если полупроводниковый прибор закреплен на радиаторе. Также непросто демонтировать приборы в исполнении SMD. Возникает естественное желание проверить его исправность непосредственно на плате.
Возможность проверки без демонтажа зависит от схемы включения транзистора. Компоненты, к которым подключены выводы прибора, могут шунтировать переходы триода и искажать результаты измерения. Например, на первой схеме резистор R1 включен параллельно переходу база-коллектор. Если его сопротивление сравнимо с сопротивлением перехода, мультиметр покажет уменьшенное сопротивление в обе стороны, и вывод о неисправности будет ошибочным. На второй схеме резистор R2 шунтирует эмиттерный переход, и проверить его исправность не выпаивая также проблематично.
На другой схеме видно, что в данном включении внешние элементы при приложении испытательного напряжения отсутствуют или препятствуют прохождению постоянного тока. В данном случае полупроводниковый прибор можно тестировать без демонтажа.
Поэтому перед принятием решения о диагностике полупроводникового прибора непосредственно на плате надо проанализировать включение триода на предмет шунтирующих элементов.
Диагностирование транзисторов без выпайки из схемы методом прозвонки тестером производится при отключенном питании.
Если проверить работоспособность триода без демонтажа проверкой сопротивлений невозможно, можно измерить режимы транзистора по постоянному току (при поданном питании). Иногда на схеме их указывают. В этом случае несовпадение существующих режимов с заданными служит достаточным основанием для выпайки транзистора и его проверки. Если режимы в порядке, прибор можно считать исправным (на самом деле, не всегда).
При определенном опыте можно самостоятельно анализировать напряжения на выводах транзисторов, даже если они не указаны на схеме. Так, у кремниевого биполярного триода в открытом состоянии напряжение между базой и эмиттером должно быть около 0,6 вольт (у германиевого – 0,2). Если измеренное значение отличается от приведенных значений, это также служит поводом для проверки элемента (но только если на базе присутствует уровень выше 0,6 вольт для Si-триодов и выше 0,2 для Ge-триодов).
Проверка состояния полупроводникового триода мультиметром позволяет убедиться в его исправности на 90+ процентов. Встречаются, хоть и достаточно редко, случаи, когда проверка тестером дает положительный результат, а транзистор не работает. В этом случае окончательно проверить работоспособность прибора можно, собрав тестовую схему.
