Транзисторы, наряду с конденсаторами, резисторами, — одни из основных элементов на платах электроприборов, почти всегда присутствуют в схемотехнике. Эти детали от небольшого импульса управляют током, поэтому некорректный подбор, любая поломка ведет к существенному нарушению функциональности устройств, а часто из-за этого они перегорают. Опишем способы, как проверить транзистор, а это потребуется сделать при анализе неисправностей электроприборов и при подборе запчастей для сборок.
Что такое транзистор
Транзисторы вытеснили электролампы, позволили уменьшить количество реле, переключателей в устройствах. Это полупроводниковые триоды — радиоэлектронные компоненты из полупроводников, стандартно имеют 3 вывода.
Транзисторы, предназначенные для управления током, то есть основным силовым фактором электросхем, именно его удар (не напряжения) несет опасность для человека.
Элемент способен контролировать чрезвычайно высокие величины в выходных цепях при подаче слабого входного сигнала. Транзисторы повышают, генерируют, коммутируют, преобразовывают электросигналы, это основа микроэлектроники, электроустройств.
Разновидности по принципу действия:
- биполярный транзистор из 2 типов проводников, в основе функционирования – взаимодействие на кристалле соседних p-n участков. Состоят из эмиттера/коллектора/базы (далее, эти термины будем сокращать): на последнюю идет слабый ток, вызывающий модификацию сопротивления (дальше по тексту «сопр.») в линии, состоящей из первых 2 элементов. Таким образом, протекающая величина меняется, сторона ее однонаправленности (n-p-n или p-n-p) определяется характеристиками переходов (участков) в соответствии с полярностью подключения (обратно, прямо). Управление осуществляется модулированием тока на сегменте база/эмит., вывод последнего всегда общий для сигналов управления и выхода,
- полевой. Тип проводника один — узкий канал, подпадающий под электрополе обособленного затворного прохода. Контроль основывается на модуляции количества Вольт между ним и истоком. А между последним и стоком течет электроток (2 рабочие контакты). Величина имеет силу, зависящую от сигналов, формируемых между затвором (контакт контроля) и одной из указанных частей. Есть изделия с p-n участком управления (рабочие контакты подключаются к p- или n-полупроводнику) или с обособленными затворами.
У полевиков есть варианты полярности, для управления требуется низкий вольтаж, из-за экономичности их ставят в радиосхемы с маломощными БП. Биполярные варианты активируются токами. В аналоговых сборках превалируют вторые (БТ, BJT), в цифровых (процессоры, компьютеры) — первые. Есть также гибриды — IGBT, применяются в силовых схемах.
Зачем проверять
Когда затребована проверка транзистора:
- новые элементы перед сборкой схем крайне рекомендовано перепроверить,
- при поломке электроприбора. Неполадки описываемых запчастей редкие, но их неисправности (чаще всего возникают пробои) не исключены.
Проверка биполярных типов
Ниже схема проверки npn, pnp транзисторов тестером, после нее распишем процедуру по пунктам.
Биполярный транзистор снабжен p-n линиями — условно, это диоды, а точнее, 2 таковых расположенных встречно, точка их пересечения — «база».
Один условный диод сконструирован контактами базы/коллект., иной — базы/эмит. Для анализа хватит посмотреть сопр. (прямо и обратно) указанных участков: если там нет неполадок, то деталь без изъянов.
Проверка своими руками без выпаивания биполярного pnp, npn транзистора предполагает прозвонку 3 комбинаций ножек:
Вариант p-n-p
Структуры (типы) показывает стрелка эмит. участка: p-n-p/n-p-n (к базе/от нее). Начнем с проверки первого варианта. Раскрываем p-n-p деталь подачей на базу минусового напряжения. На мультиметре селектор ставим на замеры Ом на отметку «2000», допускается также выставлять на «прозвонку».
Жила «−» (черная) — на ножку базы. Плюс (красная) — поочередно к коллект., эмит. Если участки не поврежденные, то отобразят около 500–1200 Ом.
Дальше опишем, как прозвонить обратное сопр.: «+» – на базу, «−» — на колл. и эмит. Должно отобразиться высокое сопр. на обоих p-n участках. У нас появилась «1», то есть для выставленной рамки в «2000» значение превышает 2000. Значит, 2 перехода без обрывов, изделие исправное.
Аналогично, как описано, можно прозвонить на исправность транзистор, не выпаивая из схемы. Реже есть сборки, где к переходам применено основательное шунтирование, например, резисторами. Тогда, если отобразится слишком низкое сопр., потребуется выпаивать деталь.
Структура n-p-n
Элементы n-p-n проверяются аналогично, только на базу от тестера идет щуп «+».
Признаки неисправности
Если сопр. (прямое и обратное) одного из участков (p-n) стремится к бесконечности, то есть на отметке «2000» и выше на дисплее «1», значит, данный участок имеет обрыв, транзистор не годный. Если же «0» — изделие также с изъяном, пробит участок. Прямое сопр. там должно быть 500–1200 Ом.
Где база, коллектор, эмиттер
Определяем базовую ножку (режим тот же — «2000 Ом»): «+» тестера касаемся левого контакта, «−» — остальных поочередно.
Ножки левая/средняя «1», левая/правая — 816 Ом. Пока это малоинформативно. Щупом «+» — на средний контакт, «−» — на остальные.
Результат схожий. Следующий этап: «+» на правую ножку, «−» — на среднюю и затем на левую.
Получаем по «1», то есть сопр. одинаковое на этих участках и оно идет к бесконечности. Выходит, что мы замерили обратную эту величину на обоих p-n сегментах. Итак, база — это правая ножка. Но полная процедура как проверить исправность предполагает нахождение колл. и эмит. замерами прямого сопр. Минусом касаемся базового вывода, «+» — остальных.
Ножка слева — 816 Ом, это эмит., средняя — 807 Ом, это коллект., там значение всегда ниже.
Итог такой:
- имеющийся тип — p-n-p,
- база справа, эмит. — слева, колл. — посередине.
Особенности транзисторов по мощности
Транзисторы выпускаются высоко, средне и маломощными. У первых двух коллект. напрямую связывается с корпусом и размещен между базой и эмит. (посередине). Такие изделия имеют радиаторы, они интенсивно нагреваются.
Проверка полевых транзисторов
Прозвонка, не выпаивая, полевого транзистора, схожая как для не смонтированного экземпляра. Полевики чувствительные к статике — перед мероприятием ее снимают заземлением. Достаточно прикоснуться одной рукой к запчасти, другой — к отопительным батареям. Для проверки полевых транзисторов перед процедурой определяют их цоколевку.
Метки, по которым можно определить выводы (не всегда есть, особенно на отечественной продукции): S — исток, D — сток, G — затвор. Смотрят также техдокументацию, данные есть в интернете.
Как проверить полевой транзистор:
- Снимаем статику.
- Ставим режим для полупроводников («прозвонка»).
- Красный провод «+» и черный «–» вставляем в соответствующие гнезда мультиметра.
- «+» к истоку, «−» — к стоку. Рабочее состояние — 0.5–0.7 В.
- Меняем щупы. Если цифры идут к бесконечности — транзистор исправный.
- «+» к затвору, «−» к истоку, происходит открытие. Последний провод не отсоединяем, первым — к стоку. Рабочий экземпляр покажет 0–800 мВ. Меняем полярность проводков — значения не должны меняться.
- Выполняем закрытие: «−» — на затвор, «+» — на исток.
Определяют исправность полевика по его открытию/закрытию (наблюдается ли это вообще) подачей слабого вольтажа с тестера. Входная емкость в элементе большая, для разрядки требуется определенное время. Это имеет значение, так как сначала происходит открытие небольшим напряжением мультиметра (п. 4), а далее надо провести замеры в рамках короткого периода (п. 6, 7).
Процедура как проверить полевой транзистор p типа такая же, как и для n, только подсоединять надо красный щуп к «−», а черный — к «+», то есть поменять полярность.
Составные транзисторы
Чтобы проверить составной транзистор, надо его запустить. Удобно применять стрелочный тестер, установленный на анализ сопр. (1000 или 2000 Ом). Для типа n-p-n: щуп «+» — на коллект., минусовый — на эмит. Для pnp — наоборот. Стрелка будет нерушимой (в начале секции «бесконечность»), а в цифровом мультиметре «1». Если увлажнить палец и сделать замыкание, прикоснуться им к ножке базы и коллектора, то стрелка подвинется, так как деталь чуть приоткроется. Исправность транзистора подтверждена.
Проверка IGBT
IGBT имеют изолированный затвор, это 3-электродные силовые полупроводниковые элементы. Тут каскадным включением соединяются 2 транз. в 1 структуре: полевик и биполярный (управляющий и силовой каналы).
Проанализировать можно транзистор на плате и выпаянный аналогичным методом. Тестер ставят на анализ полупроводников («прозвонка», значок диода) или сопр. 2000 Ом. Затем замеряют сопр. на участке эмит./затвор прямо и обратно. Так выявим замыкание, если оно есть. Далее, красный провод подключают к эмит., черным делают краткое касание затвора. Происходит заряд последнего отрицательным напряжением, транзистор останется закрытым.
Следующий пункт — надо подтвердить функциональность. Заряжают плюсовым напряжением входной участок затвор-эмит.: одновременно коротко красной жилой касаются затвора, черной — эмит.
Далее, проверяем переходную точку между колл. и эмит.: красный провод к первому, черный — к другому. Если отобразится слабое падение значения на 0.5–1.5 В и величина будет несколько сек. стабильной, то вх. емкость целая, транзистор рабочий.
Проверка мощных высоковольтных транзисторов имеет особенность. Если напряжения мультиметра не хватает, чтобы открыть IGBT, то для его зарядки на выходе используют источники на 9–15 В, например, батарейку «крону» 9 В.
Цифровые транзисторы
Цифровой транзистор — особый вид, есть особенности как правильно его проверить.
Составными частями цифровых транзисторов являются резист. (R1 и 2), их номинал одинаковый (10, 22, 47 кОм) или смешанный, разный. Внешне изделие имеет обычный вид, но при «прозвонке» возникают существенные различия.
Удобный прибор для проверки транзисторов — ампервольтметр, можно взять и multimeter. При прямонаправленности, при открытом сегменте, на тестере появится сопр. приблизительно сравнимое с базовым резист. R1. При изменении полярности щупов точка база/эмит. закрытая, ток течет через последовательно включенные резист. R1 (10 кОм) и 2 (22 кОм), на табло будет сумма их сопр., в нашем примере 32 кОм.
Сегмент база-эмит. (VD2) шунтируется резистором R2. Сопротивление там должно быть примерно в 10 раз ниже R2, а при смене полярности АВОметра — бесконечно большим.
Проверка тиристоров
Рассмотрим также как прозванивать тиристоры, они во многом напоминают рассматриваемые детали. Тут есть 3 p-n сегмента, а режим после сигнала управления не меняется — в этом и заключается разница. Структуры идут поочередно как полосы на зебре. Thyristor открыт, пока значение протекающей величины не спадет «до тока удержания». Такие детали позволяют создавать экономные схемы.
Мультиметр ставят на отметку 2000 Ом. Чтобы открыть проверяемый thyristor, черную жилу — к катоду, красную — к аноду. Деталь открывается как зарядом «+», так и «−». В двух случаях сопр. должно быть меньше «1». Деталь открытая, если величина управляющего импульса превысит рамку удержания, если меньше — ключ закрывается.
Сборка кустарного пробника
Самодельный прибор (пробник) позволит мгновенно определить исправность transistor любого типа. Приведем элементарную действенную схему.
Что потребуется (всего рабочих 3 компонента):
- основа — любой небольшой понижающий трансф. (из импульсн. БП, балласта лампочек экономок, небольших электроприборов). У нашего первичка из 24 витков со средним отводом, вторичка — 15,
- далее, 2 элемента. Светодиод подсоединяется к вторичке через резист. 100 Ом, мощность его не важная, как и полярность первого элемента, поскольку на выходе возникает переменная величина.
Есть также гнездо для вставки проверяемых деталей согласно цоколевке. Для биполярных прямопроводных типов (КТ 814…818 и так далее) база идет через резист. на один из контактов трансформ., средний вых. которого (отвод) подключен к «+» питания. Эмит. подсоединяем к «−» питания, коллект. — к свободному вых. первички. Если проводимость у детали обратная, то просто меняем «+» и «−». Аналогично с полевиками, главное — соблюсти цоколевку. Если после подачи питания появится свет, то изделие рабочее.
Пробник запитывается от 3.7–6 В, подойдет свинцовая или литий-ионная аккумуляторная батарейка.
Итог
Любой транзистор проверяется мультиметром. Надо узнать назначение его ножек (база/колл./эмит., сток/исток/затвор). Далее, тестер поставить на «прозвонку» или на отметку 2000 Ом. Затем проанализировать прямое и обратное сопр. По результату можно определить работоспособность транзистора. А также можно проанализировать коэф. усиления: на тестере есть специальное гнездо и отметка hFE.
