Как проверить n канальный полевой транзистор

В радиоэлектронике и технике активно применяются полевые транзисторы. Их отличие от биполярных моделей заключается в том, что управление выходным сигналом осуществляется через электрическое поле. Очень часто применяются транзисторы с изолированным затвором. Для долгой и качественной работы устройства необходима проверка полевого транзистора мультиметром.

Немного о конструкции

Полевой транзистор состоит из следующих элементов:

1. n-канала, который имеет кремниевую подложку с p-проводимостью;
2. n-области, которые получают путем добавления в подложку примесей;
3. изолирующего затвор от канала диэлектрика.

К n-областям подсоединяются выводы. Ток протекает из истока в сток по транзистору благодаря источнику питания. Величина тока контролируется изолированным затвором транзистора.

При работе с транзисторным компонентом необходимо учитывать его чувствительность к воздействию электрического поля. Хранить такие элементы следует с выводами, закороченными фольгой, а перед пайкой понадобится закорочение проволокой. Пайка транзисторных элементов осуществляется при помощи паяльной станции, обеспечивающей защиту от статического электричества.

Прежде чем решить, как проверить мосфет мультиметром, требуется определить его цоколевку. На импортном приборе имеются метки, соответствующие выводам транзистора. В данном случае буква G обозначает затвор прибора, S есть исток, а обозначением D называют сток.

Проверка транзистора мультиметром

Для того чтобы проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая, необходимо помнить, что в современных транзисторах типа мосфет имеется диод между стоком и истоком. Обычно данный элемент расположен на приборе, и его полярность зависит от вида транзистора.

Порядок действий при проверке транзисторного элемента:

• Проверить работоспособность самого прибора. Необходимо удостовериться в безошибочности работы;
• Снять статическое электричество с транзисторного элемента;
• Перевести мультиметр в режим проверки диодов;
• Черный провод подключить к минусу, а красный к плюсу;
• Красный подвести к истоку, черный к стоку устройства. При исправном элементе напряжение на переходе составит 0,5−0,7 вольт;
• При подключении красного провод к стоку, а черного к истоку мультиметр покажет единицу (если компонент исправен);
• Открытие транзисторного элемента осуществляется при подключении черного провода к истоку, а красного к затвору;
• Напряжение на исправном приборе составит от 0 до 800 милливольт;
• Смена полярности щупов не должна вести к изменениям показаний, иначе полевой элемент окажется неисправным;
• В конце подключить красный провод к истоку, черный к затвору. Произойдет закрытие транзисторного компонента;
• Транзисторный элемент указанного вида придет в исходное состояние, имея аналогичные показания как в предыдущих пунктах.

Исходя из проведенных измерений можно сделать вывод: если данное устройство открывается и закрывается с помощью постоянного напряжения, исходящего от мультиметра, то он полностью исправен и его возможная замена не потребуется.

Элемент также имеет большую входную емкость, которая разряжается длительное время. Этим пользуются при проверке устройства, когда сначала его открывают через напряжение мультиметра, а потом, пока полностью не разрядилась входная емкость, проводятся дополнительные измерения.

Исправность p-канала

Проверка исправности p-канального элемента производится аналогичным методом, что и для n-канального вида. Отличие состоит в том, что к минусу мультиметра необходимо подключать красный щуп, а к плюсу прибора следует произвести подключение черного провода.

Таким образом, можно сделать следующие выводы относительно полевых транзисторных компонентов и проверочных процедур:

• Полевые элементы разновидности МОСФЕТ широко применяются в радиоэлектронике, технике и прочих сферах, связанных с практической электроникой;
• Проверка работоспособности транзисторных элементов удобнее всего и качественнее осуществляется с помощью мультиметра — при следовании определенной пошаговой методике;
• Проверка p-канального и n-канального транзисторного компонента осуществляется одинаковыми методами, но при этом необходимо сменить полярность подключения проводов мультиметра на обратную.

Полевые транзисторные компоненты очень популярны в различных технических и электронных устройствах. Но для качественной и долговечной работы требуется периодическая проверка мосфет транзисторов с применением мультиметра. Следуя всем вышеописанным методам, можно сэкономить значительные финансовые затраты, связанные с заменой и ремонтом полевых транзисторов.

При проведении ремонтных работ электронной техники, возникает вопрос проверки функционального состояния тех или иных полупроводниковых элементов. Решение этой проблемы сильно облегчает наличие специализированных приборов, однако, во многих случаях вполне можно обойтись и без них.

Есть ряд способов, как проверить транзистор мультиметром без использования сложных приборов и каких-либо дополнительных электрических схем. Рассматриваются алгоритмы проверки различных типов транзисторов.

Проверка trz (транзистора), равно как и любого другого элемента схемы, начинается с определения его типа. Эту информацию несложно найти в интернете. У опытного мастера всегда есть под рукой ссылки на проверенные ресурсы. Если таковых нет, то, обычно достаточно вбить маркировку компонента в поисковой системе и нужная информация найдется уже на первой странице поисковой выдачи. Наиболее распространенные типы транзисторов: биполярные, полевые, составные, однопереходные. Определив тип элемента, можно начинать его функциональную проверку.

Биполярный транзистор

Наиболее распространенные транзисторы. Используются в основном в схемах усиления или генерации сигнала: в усилителях, генераторах, модуляторах, инверторах и т. д. Бывают двух типов: p-n-p и n-p-n. Не углубляясь в структуру полупроводникового прибора, достаточно будет сказать, что каждый p-n переход представляет собой диод. Строго говоря, это не совсем так, но для проверки работоспособности такое представление вполне допустимо. Таким образом, последовательность p-n-p представима в виде двух диодов, соединенных катодами, а n-p-n – двух диодов, соединенных анодами. Чтобы проверить, работоспособность такого элемента, нужно мультиметром замерить сопротивление переходов.

Определение работоспособности p-n-p полупроводника:

• Берется мультиметр. Черный провод (обозначим его как Ч) помещается в гнездо COM (минус).
• Красный (К) – в гнездо VΩmA (плюс).
• Тестер выставляется на замер электрического сопротивления. Предельное значение выбирается 2 кОм. Это означает, что мультиметр может корректно измерять сопротивление от 0 до 2000 Ом. При превышении данного порога, на экране прибора загорится «1».
  
• Для замера прямых сопротивлений Ч закрепляется на базе элемента.
• Чтобы замерить величину сопротивления эмиттерного перехода, К помещается на эмиттер.
• Измеренное значение должно быть от 500 до 1200 Ом. Аналогично и для коллектора.
• Для измерения обратных сопротивлений на базе элемента закрепляется К. Ч поочередно помещается на коллектор и эмиттер. Полученные значения должны превышать установленный порог в 2кОм. Об этом, в обоих случаях, будет свидетельствовать цифра «1» на экране тестера.
• Для n-p-n полупроводника применяется та же самая методика. За исключение того, что в п.1 Ч и К помещаются в противоположные гнезда. Тем самым меняется полярность щупов тестера.

Если изначально нет информации относительно расположения базы, коллектора, эмиттера, это нетрудно определить. Измерительный прибор устанавливается в состояние п. 1 и п. 2 вышеприведенной схемы. К (плюс) помещается на правый вывод полупроводника. Ч (минус) поочередно замыкается на средний и левый выводы. Если в обоих случаях тестер покажет «1», то данный контакт и есть база. В противном случае аналогичным образом тестируем оставшиеся контакты.

Остается найти эмиттер и коллектор. Для этого необходимо просто замерить сопротивление коллекторных и эмиттерных переходов. Ч помещается на базу. К поочередно замыкается на оставшиеся выводы. Полученные значения должны лежать в диапазоне от 500–1200 Ом. При этом большее значение будет относиться к коллекторному переходу, а меньшее, соответственно к эмиттерному.

Полевой транзистор

Обладает значительно меньшим энергопотреблением по сравнению с биполярным. Основная область применения – это приборы, работающие в ждущем или следящем режимах. Импортные элементы обычно имеют маркировку, упрощающую идентификацию выводов: G-затвор, S-исток, D-сток. Полевой транзистор или, как его еще называют, мосфет, бывает n-канальный и p-канальный. Алгоритмы проверки работоспособности полупроводников обоих типов похожи.

Определение функциональности n-канального полупроводника.

Поскольку у таких компонентов между стоком и истоком часто встраивается диод, то, для проверки функциональности, на измерительном устройстве устанавливается в режим проверки диодов. Ч идет на минус тестера, а К – на плюс.

• К помещается на исток элемента, а Ч – на сток. Напряжение должно быть от 500 до 700 мВ.
• К – на сток, а Ч – на исток. Значение в этом случае должны выходить за пределы измерений мультиметра. Об этом свидетельствует цифра «1» на экране прибора.
• Ч – на истоке. Касание К затвора открывает транзистор. Ч остается на истоке, а К соединяется со стоком. Замеренное напряжение должно лежать в диапазоне от 0 до 800 мВ и не зависеть от смены полярности проводов тестера.
• Замыкание К на исток, а Ч – на затвор проводит к закрытию прибора и переводу его в изначальное состояние.

Для определение работоспособности p-канального полупроводника Ч подключается к плюсу мультиметра, а К – к минусу. Дальнейшая последовательность действий аналогична методике проверки элемента n-канального типа.

Составной транзистор

Также известен как пара Дарлингтона. Является каскадом из двух и более биполярных транзисторов. Тестирование таких элементов одним лишь мультиметром, без сборки дополнительных схем, не представляется возможным. Вопрос монтажа подобных вспомогательных схем выходит за рамки данной статьи.

Однопереходный транзистор

В основном используются во всевозможных реле и пороговых устройствах. У элементов данного типа присутствует только один p-n переход. Для проверки его работоспособности мультиметром замеряется сопротивление между ножками «Б1» и «Б2». Если полученная величина незначительна, то компонент неисправен.

Проверка элемента без выпаивания его из схемы

Часто возникает вопрос, как проверить smd транзистор мультиметром. SMD – это аббревиатура от английского Surface Mounted Device (устройство, монтируемое на поверхность). Такие полупроводники не вставляются в отверстия плат. Их просто напаивают сверху на контактные дорожки. В современных платах плотность таких дорожек невероятно велика. Более того, часто они располагаются в несколько слоев. Поэтому если какая-то из дорожек располагается в середине такого «пирога», то ее может быть просто не видно.

Становится понятно, что поскольку демонтаж и обратный монтаж smd компонентов на контактные дорожки печатных плат зачастую сопряжен со значительными сложностями, то лучше всего было бы осуществить проверку функциональности элемента, не выпаивая его. К сожалению, такое подход возможен только для биполярных транзисторов. Однако даже при положительных итогах проверки нельзя быть полностью уверенным в результате. В большинстве же случаев только лишь демонтаж элемента с печатной планы позволяет гарантированно проверить его работоспособность.

Это сравнительно новый тип транзисторов, управление которых осуществляется не электрическим током, как в биполярных транзисторах, а электрическим напряжением (полем), о чём и говорит английская аббревиатура MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor или в переводе металл-окисел-полупроводник полевой транзистор), в русской транскрипции этот тип обозначается как МОП (металл-окисел-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник).

Отличительной конструктивной особенностью полевых транзисторов является изолированный затвор (вывод, аналогичный базе у биполярных транзисторов), также у MOSFET имеются выводы сток и исток, аналоги коллектора и эмиттера у биполярных.

Существует и ещё более современный тип IGBT, в русской транскрипции БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором), гибридный тип, где МОП (МДП) транзистор с переходом n-типа управляет базой биполярного, и это позволяет использовать преимущества обоих типов: быстродействие, почти как у полевых, и большой электрический ток через биполярный при очень малом падении напряжения на нём при открытом затворе, при очень большом напряжении пробоя и большом входном сопротивлении.

Полевики находят широкое применение в современной жизни, а если говорить о чисто бытовом уровне, то это всевозможные блоки питания и регуляторы напряжения от компьютерного железа и всевозможных электронных гаджетов до других, более простых, бытовых приборов — стиральных, посудомоечных машин, миксеров, кофемолок, пылесосов, различных осветителей и другого вспомогательного оборудования. Само собой, что-то из всего этого разнообразия иногда выходит из строя и появляется необходимость выявления конкретной неисправности. Сама распространённость этого вида деталей ставит вопрос:

Как проверить полевой транзистор мультиметром?

Перед любой проверкой полевого транзистора нужно разобраться с назначением и маркировкой его выводов:

• G (gate) — затвор, D (drain) — сток, S (source) — исток

Если маркировки нет или она не читается, придётся найти паспорт (даташип) изделия с указанием назначения каждого вывода, причём выводов может быть не три, а больше, это значит, что выводы объединены между собой внутри.

И также нужно подготовить мультиметр: подключить красный щуп к плюсовому разъёму, соответственно, чёрный к минусу, переключить прибор в режим проверки диодов и коснуться щупами друг друга, мультиметр покажет «0» или «короткое замыкание», разведите щупы, мультиметр покажет «1» или «бесконечное сопротивление цепи» — прибор рабочий. Про исправную батарейку в мультиметре говорить излишне.

Подключение щупов мультиметра указано для проверки n-канального полевого транзистора, описание всех проверок тоже для n-канального типа, но если вдруг попадётся более редкий p-канальный полевик, щупы надо поменять местами. Понятно, что в первую очередь ставится задача оптимизации процесса проверки, чтобы пришлось как можно меньше выпаивать и паять деталей, поэтому посмотреть, как проверить транзистор, не выпаивая, можно на этом видео:

Проверка полевика, не выпаивая

Является предварительной, она может помочь определить, какую деталь нужно проверить точнее и, может быть, заменить.

При прозвонке полевого транзистора, не выпаивая, обязательно отключаем проверяемый прибор от сети и/или блока питания, вынимаем аккумуляторы или батарейки (если они есть) и приступаем к проверке.

1. Чёрный щуп на D, красный на S, показание мультиметра примерно 500 мВ (милливольт) или больше — скорее исправен, показание 50 мВ вызывает подозрение, когда показание меньше 5 мВ — скорее неисправен.
2. Чёрный на D, а красный на G: большая разность потенциалов (до1000 мВ и даже выше) — скорее исправен, если мультиметр показывает близко к пункту 1, то это подозрительно, маленькие цифры (50 мВ и меньше), и близко к первому пункту — скорее неисправен.
3. Чёрный на S, красный на G: около 1000 мВ и выше — скорее исправен, близко к первому пункту — подозрительно, меньше 50 мВ и совпадает с предыдущими показаниями — видимо, полевой транзистор неисправен.

Проверка показала предварительно по всем трём пунктам неисправность? Нужно выпаивать деталь и приступать к следующему действию:

Проверка полевого транзистора мультиметром

Включает в себя подготовку мультиметра (смотри выше). Обязательно снятие статического напряжения с себя и накопленного заряда с полевика, иначе можно просто «убить» вполне себе исправную деталь. Статическое напряжение с себя можно снять, используя антистатический манжет, накопленный заряд снимается закорачиванием всех выводов транзистора.

Прежде всего нужно учитывать, что практически все полевые транзисторы имеют предохранительный диод между истоком и стоком, поэтому проверять начинаем именно с этих выводов.

1. Красный щуп на S (исток), чёрный на D (сток): показания мультиметра в районе 500 мВ или чуть выше — исправен, чёрный щуп на S, красный на D, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — шунтирующий диод исправен.
2. Чёрный на S, красный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление», норма, заодно зарядили затвор положительным зарядом, открыли транзистор.
3. Не убирая чёрного щупа, переносим красный на D, по открытому каналу течёт ток, мультиметр что-то показывает (не «0» и не «1»), меняем щупы местами: показания примерно такие же — норма.
4. Красный щуп на D, чёрный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — норма, заодно разрядили затвор, закрыли транзистор.
5. Красный остаётся на D, чёрный щуп на S, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — исправен. Меняем щупы местами, показания мультиметра в районе 500 мВ или выше — норма.

Вывод по итогам проверки: пробоев между электродами (выводами) нет, затвор срабатывает от небольшого (меньше 5В) напряжения на щупах мультиметра, транзистор исправен.

Проверка IGBT (БТИЗ) мультиметром

Про подготовку мультиметра повторяться не будем.

IGBT транзистор имеет следующие выводы:

• G (gate) — затвор, К (C) — коллектор, Э (E) — эмиттер

1. Красный на G, чёрный на E: мультиметр показывает «1» или «бесконечное сопротивление» — норма. Меняем щупы местами, показания те же — норма, заодно зарядили затвор отрицательным зарядом, закрыли транзистор.
2. Чёрный на C, красный на E: мультиметр показывает «1» или «бесконечное сопротивление» — норма.
3. Меняем щупы местами, когда есть шунтирующий диод, мультиметр покажет не«0» и не «1», а падение напряжения на диоде, если диода нет мультиметр покажет «1» или бесконечное сопротивление — норма.

Вывод: по итогам проверки это изделие исправно.