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:
- Сток, исток соответствуют n-типу, а затвор — p-типу. Их называют транзисторы n-p-n типа.
- 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.
Вам это будет интересно Особенности двухзонного счетчика
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):
- Мультиметр нужно переключить в режим диодной проверки. Он отмечен на панели схематическим изображением диода.
- 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.
- Нужно на тестируемом полевом транзисторе определить, какие выходы соответствуют истоку, затвору и стоку.
- 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.
Вам это будет интересно Устройство и принцип работы лампы накаливания
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
- 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:
- Перед проведением прозвонки полевого транзистора цифровым мультиметром устройство отключают от электрической розетки или от аккумуляторов. Последние вынимают из устройства.
- 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.
Вам это будет интересно Обозначение нулевого защитного проводникаС управляющим p-n-переходом
- 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.
- 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.
Как проверить транзистор (прозвонка мультиметром полевого (мосфет) и биполярного)
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.
Принцип проверки исправности диода.
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.
Символ диода на дисплее – режим проверки полупроводниковых переходов.
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).
Прозвонка диода в прямом (слева) и обратном (справа) направлении.
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.
Структура, обозначение на схеме и эквивалентная схема для проверки биполярного транзистора.
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:
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.
Различие биполярных триодов разных структур.
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.
Схема проверки jfet-транзистора с управлением p-типа и n-типа.
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.
Проверка различных типов MOSFET без подачи напряжения на затвор.
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.
Диод в цепи исток-сток.
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.
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.
Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока
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.
IGBT-триод и схема его проверки.
Составного
Некоторые триоды (например, отечественные КТ825, КТ827) имеют составную структуру (схема Дарлингтона). Фактически, в одном корпусе находятся два триода.
Транзистор Дарлингтона и схема его проверки.
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.
Структура и схема проверки однопереходного триода.
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.
Шунтирование резисторами выводов транзисторов.
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.
Переходы VT1 не шунтируются сторонними элементами.Переходы VT1 не шунтируются сторонними элементами.
Поэтому перед принятием решения о диагностике полупроводникового прибора непосредственно на плате надо проанализировать включение триода на предмет шунтирующих элементов.
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).
Фрагмент схемы телевизора с указанием режимов активных элементов.
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.
Вам также может понравиться
Как проверить полевой транзистор
Для проверки исправности полевого транзистора можно воспользоваться любым цифровым мультиметром с функцией «прозвонки» диодов. Данная функция работает таким образом, что позволяет измерить прямое падение напряжения на p-n-переходе, которое и будет отображено на дисплее мультиметра в ходе тестирования.
В процессе данной проверки мультиметр способен пропустить через проверяемую цепь ток в пределах нескольких миллиампер, и если падение напряжения окажется при этом слишком малым, то в случае наличия у прибора функции звукового оповещения, он запищит. А поскольку в любом полевом транзисторе присутствуют p-n-переходы, то можно рассчитывать на вполне адекватный результат.
Прежде чем проверять полевой транзистор на исправность, замкните на секунду фольгой все его выводы чтобы снять статический заряд, чтобы разрядить все его переходные емкости, включая емкость затвор-исток.
Проверка встроенного обратного диода
Практически в любом современном полевом транзисторе, за исключением специальных их типов, параллельно цепи сток-исток включен внутренний «защитный» диод.
Наличие этого диода внутри полевика обусловлено особенностями технологии производства мощных транзисторов.
Иногда он мешает, считается паразитным, однако в большинстве полевых транзисторов без него, как части цельной структуры электронного компонента, не обойтись. Следовательно, в исправном полевом транзисторе данный диод тоже должен быть исправным.
В n-канальном полевом транзисторе данный диод включен катодом к стоку, анодом — к истоку, а в p-канальном — анодом к стоку, катодом — к истоку.
Включите мультиметр в режим «прозвонки» диодов. Если полевой транзистор является n-канальным, то красный щуп мультиметра приложите к его истоку (source), а черный — к стоку (drain).
Обычно сток находится посередине и соединен с проводящей подложкой транзистора, а истоком является правый вывод (уточните это в datasheet).
В случае если внутренний диод исправен, на дисплее мультиметра отобразится прямое падение напряжения на нем — в районе 0,4-0,7 вольт.
Если теперь положение щупов изменить на противоположное, то прибор покажет бесконечность. Если все так, значит внутренний диод исправен.
Проверка цепи сток-исток
Полевой транзистор управляется электрическим полем затвора. И если емкость затвор-исток зарядить, то проводимость в направлении сток-исток увеличится.
Итак, если транзистор является n-канальным, приложите черный щуп к затвору (gate), а красный — к истоку, и через секунду измените расположение щупов на противоположное — красный к затвору, а черный — к истоку. Так мы сначала наверняка разрядили затвор, а после — зарядили его. Затвор обычно слева, а исток — справа (см. datasheet).
Теперь красный щуп переместите с затвора — на сток, а черный пусть останется на истоке. Если транзистор исправен, то как только вы переместите красный щуп с затвора на сток, мультиметр покажет что на стоке есть падение напряжения (не бесконечное, но может увеличиваться) — это значит, что транзистор перешел в проводящее состояние.
Теперь красный щуп на исток, а черный — на затвор (разряжаем затвор противоположной полярностью), после чего снова красный щуп на сток, а черный — на исток. Прибор должен показать бесконечность — транзистор закрылся. Для p-канального полевого транзистора щупы просто меняются местами.
Если прибор запищит
Если на этапе проверки сток-исток прибор запищит, это может быть вполне нормальным, ведь у современных полевых транзисторов сопротивление сток-исток в открытом состоянии бывает очень маленьким.
Главное — чтобы не было звона затвор-исток и сток-исток, особенно в тот момент когда затвор заряжен противоположной полярностью.
Как вариант, можно соединить затвор с истоком и в таком положении прозвонить сток-исток (для n-канального красный на сток, черный — на исток), прибор должен показать бесконечность.
Как проверить полевой МОП (Mosfet)
В этой статье я расскажу вам, как проверить полевой транзистор с изолированным затвором, то есть МОП-транзистор. Это вторая часть статьи по проверки полевых транзисторов. В первой части я рассказывал, как проверить транзистор с управляющим p-n переходом.
Да, полевые транзисторы с управляющим p-n переходом уходят в прошлое, а сейчас в современных схемах применяются более совершенные полевые транзисторы с изолированным затвором. Тогда предлагаю научиться их проверять.
Но для того, что бы понять, как проверить полевой транзистор, давайте я вам в двух словах расскажу, как он устроен.
Полевой транзистор с изолированным затвором мы знаем под более привычным названием МОП -транзистор (метал -окисел-полупроводник), МДП -транзистор(метал -диэлектрик-полупроводник), либо в английском варианте MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)
Эти аббревиатуры вытекают из структуры построения транзистора. А именно.
Структура полевого MOSFET транзистора
Для создания МОП-транзистора берется подложка, выполненная из p-полупроводника, где основными носителями заряда являются положительные заряды, так называемые дырки. На рисунке вы видите, что вокруг ядра атома кремния вращаются электроны, обозначенные белыми шариками.
Когда электрон покидает атом, в этом месте образуется «дырка» и атом приобретает положительный заряд, то есть становиться положительным ионом. Дырки на модели обозначены, как зеленые шарики.
На p-подложке создаются две высоколегированные n-области, то есть области с большим количеством свободных электронов. На рисунке эти свободные электроны обозначены красными шариками.
Свободные электроны свободно перемещаются по n-области. Именно они впоследствии и будут участвовать в создании тока через МДП-тназистор.
Пространство между двумя n-областями, называемое каналом покрывается диэлектриком, обычно это диоксид кремния.
Над диэлектрическим слоем располагают металлический слой. N-области и металлический слой соединяют с выводами будущего транзистора.
Выводы транзистора называются исток, затвор и сток.
Ток в МОП-транзисторе течет от истока через канал к стоку. Для управления этим током служит изолированный затвор.
- Однако если подключить напряжение между истоком и стоком, при отсутствии напряжения на затворе ток через транзистор не потечет, потому что на его пути будет барьер из p-полупроводника.
- Если подать на затвор положительное напряжение, относительно истока, то возникающее электрическое поле будет к области под затвором притягивать электроны и выталкивать дырки.
- По достижению определенной концентрации электронов под затвором, между истоком и стоком создается тонкий n-канал, по которому потечет ток от истока к стоку.
Следует сказать, что ток через транзистор можно увеличить, если подать больший потенциал напряжения на затвор. При этом канал становиться шире, что приводит к увеличению тока между истоком и стоком.
МДП-транзистор с каналом p-типа имеет аналогичную структуру, однако подложка в таком транзисторе выполнена из полупроводника n-типа, а области истока и стока из высоколегированного полупроводника p-типа.
В таком полевом транзисторе основными носителями заряда являются положительные ионы (дырки). Для того, что бы открыть канал в полевом транзисторе с каналом p-типа необходимо на затвор подать отрицательный потенциал.
Проверка полевого MOSFET транзистора цифровым мультиметром
Для примера возьмем полевой МОП-транзистор с каналом n-типа IRF 640. Условно-графическое обозначение такого транзистора и его цоколевку вы видите на следующем рисунке.
Перед началом проверки транзистора замкните все его выводы между собой, что бы снять возможный заряд с транзистора.
Проверка встроенного диода
Для начал следует подготовить мультимер и перевести его в режим проверки диодов. Для этого переключатель режимов/пределов установите в положение с изображением диода.
В этом режиме мультиметр при подключении диода в прямом направлении (плюс прибора на анод, минус прибора на катод) показывает падение напряжения на p-n переходе диода. При включении диода в обратном направлении мультиметр показывает «1».
Итак, подключаем щупы мультиметра, как было сказано выше, в прямом включении диода. Таким образом, красный шум (+) подключаем на исток, а черный (-) на сток.
- Мультиметр должен показать падение напряжение на переходе порядка 0,5-0,7.
- Меняем полярность подключения встроенного диода, при этом мультиметр, при исправности диода покажет «1».
Проверка работы полевого МОП транзистора
Проверяемый нами МОП-транзистор имеет канал n-типа, поэтому, что бы канал стал электропроводен необходимо на затвор транзистора относительно истока либо стока подать положительный потенциал. При этом электроны из подложки переместятся в канал, а дырки будут вытолкнуты из канала. В результате канал между истоком и стоком станет электропроводен и через транзистор потечет ток.
- Для открытия транзистора будет достаточно напряжения на щупах мультиметра в режиме прозвонки диодов.
- Поэтому черный (отрицательный) щуп мультиметра подключаем на исток (или сток), а красным касаемся затвора.
- Если транзистор исправен, то канал исток-сток станет электропроводным, то есть транзистор откроется.
- Теперь если прозвонить канал исток-сток, то мультиметр покажет какое-то значение падение напряжения на канале, в виду того, что через транзистор потечет ток.
- Таким образом черный щуп транзистора ставим на исток, а красный на сток и мультиметр покажет падение напряжение на канале.
- Если поменять полярность щупов, то показания мультиметра будут примерно одинаковыми.
- Что бы закрыть транзистор достаточно относительно истока на затвор подать отрицательный потенциал.
- Следовательно, подключаем положительный (красный) щуп мультиметра на исток, а черным касаемся затвор.
При этом исправный транзистор закроется. И если после этого прозвонить канал исток-сток, то мультиметр покажет лишь падение напряжения на встроенном диоде.
Если транзистор управляется напряжением с мультиметра (то есть открывается и закрывается), значит можно сделать вывод, что транзистор исправен.
Проверка полевого МОП – транзистора с каналом p-типа осуществляется подобным образом. За тем исключением, что во всех пунктах проверки полярность подключения щупов меняется на противоположную.
Более подробно и просто всю методику проверки полевого транзистора я изложил в следующем видеоуроке:
Точная проверка полевого транзистора простым мультиметром
В Интернете существует множество рекомендаций по проверки полевых транзисторов, в том числе и голыми руками.
Одни открывают эти полупроводники внешними источниками питания, подключая ту или иную нагрузку, другие вообще обходятся пальцем, подавая на затвор статическое электричество, присутствующее на теле.
Первый метод подразумевает сборку специального тестера, который в следующий раз может понадобиться через год.
Второй иначе, чем варварским не назовешь. Подавать на изолированный затвор статику, величина которого может достигать сотен вольт способен либо варвар, либо абсолютно безграмотный человек. Тем не менее, для проверки большинства современных полупроводников этого типа вполне достаточно обычного мультиметра, имеющего режим проверки диодов.
Цифровой мультиметр
Прежде всего, выясняем цоколевку транзистора. Теперь кратковременно замыкаем между собой все выводы, чтобы снять статическое напряжение с затвора, которое могло там оказаться от любого случайного прикосновения. Поскольку затвор изолированный, статика может сохраняться на нем часами и даже сутками, что неизбежно повлияет на результаты измерений.
Далее переводим мультиметр в режим измерения диодов и прозваниваем сток-исток в обоих направлениях, меняя щупы местами. При этом условимся, что здесь и далее красный щуп включен в гнездо «+» мультиметра, черный – в гнездо «-» или «общий». Проверять будем транзистор с n-каналом.
Проверка состояния перехода сток-истокПроверка состояния перехода сток-исток
В одном положении щупов прибор покажет бесконечность, в другом некоторое сопротивление. Точнее, не сопротивление, а падение напряжения порядка 500 мВ. Оно вызвано протеканием тока через переход внутреннего диода транзистора, который многие почему-то называют защитным. На самом деле его было бы вернее назвать паразитным, являющимся побочным эффектом технологии. Итак, наш транзистор закрыт.
Полевые транзисторы ранних годов выпуска таких диодов не имеют. В этом случае прибор при любых положениях щупов будет показывать бесконечность.
Теперь попробуем открыть транзистор. Устанавливаем черный щуп на сток. Кратковременно касаемся красным щупом затвора, подавая на него положительное напряжение с мультиметра относительно стока. Снова прозваниваем сток-исток в обоих направлениях.
Принудительное открытие транзистора и его прозвонкаПринудительное открытие транзистора и его прозвонка
Транзистор открылся и теперь переход проводит в обе стороны, а прибор показывает падение напряжения около 100 – 200 мВ. Осталось узнать, сможет ли наш транзистор закрыться.
Устанавливаем красный щуп на исток, черным кратковременно касаемся затвора, подавая на него отрицательное напряжение с мультиметра относительно истока.
Прозваниваем сток-исток в обоих направлениях и убеждаемся, что наш транзистор закрылся.
Судя по показаниям прибора транзистор снова закрыСудя по показаниям прибора транзистор снова закры
Мультиметр «видит» только внутренний диод. Полевые транзисторы с P-каналом проверяются точно так же, только красный и черный щуп меняются местами.
В некоторых случаях такая проверка может не сработать. Если пороговое напряжение затвора конкретного экземпляра транзистора выше напряжения, выдаваемого мультиметром в процессе измерения, то полупроводник не откроется. В этом случае придется использовать внешний источник с напряжением нужной величины.
Стрелочный мультиметр
При необходимости проверить полевой транзистор можно и при помощи стрелочного прибора. Переключаем прибор в режим измерения сопротивлений, диапазон – единицы килом.
Прозваниваем все выводы транзистора между собой. Во всех случаях мультиметр покажет бесконечность кроме выводов исток-сток.
Поскольку они зашунтированы внутренним диодом, в одну сторону прибор покажет сопротивление перехода открытого диода.
Открыть или закрыть полевой транзистор, как мы делали при помощи цифрового тестера, скорее всего, не получится, поскольку величина напряжения, выдаваемого тестером в режиме измерения, обычно ниже величины порогового напряжения затвора большинства мощных полевых транзисторов.
Полезно! В некоторых случаях транзистор удается открыть и стрелочным мультиметром. Для этого на приборе выставляют диапазон измерения резисторов с большим сопротивлением. В любом случае предложенный метод позволяет определить исправность полупроводника с высокой долей вероятности.
Вот мы и выяснили, как быстро и безопасно проверить исправность полевого транзистора. Для этого совеем не нужно собирать какие-то схемы, достаточно обычного мультиметра, который есть практически у каждого радиотехника.
Загрузка...
