Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Биполярный  транзистор состоит из двух PN-переходов. Существуют два вида биполярных транзисторов: PNP-транзистор и NPN-транзистор.

  • На рисунке ниже структурная схема  PNP-транзистора:
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить
  • Схематическое обозначение PNP-транзистора в схеме выглядит так:
  • где Э – это эмиттер, Б – база, К – коллектор.

Существует также другая разновидность биполярного транзистора: NPN транзистор. Здесь уже материал P заключен между двумя материалами N.

  1. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить
  2. Вот его схематическое изображение на схемах

Так как диод состоит из одного PN-перехода, а транзистор из двух, то значит можно представить транзистор, как два диода! Эврика!

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Теперь же мы с вами можем проверить транзистор, проверяя эти два диода, из которых, грубо говоря, состоит транзистор. Как проверить диод мультиметром, можно прочитать в этой статье.

Проверяем исправный транзистор

Ну что же, давайте  на практике определим работоспособность нашего транзистора. А вот и наш пациент:

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Внимательно читаем, что написано на транзисторе: С4106. Теперь открываем поисковик и ищем документ-описание на этот транзистор. По-английски он называется “datasheet”. Прямо так и забиваем в поисковике “C4106 datasheet”. Имейте ввиду, что импортные транзисторы пишутся английскими буквами.

Нас больше всего интересует распиновка выводов транзистора, а также его вид: NPN или PNP. То есть нам надо узнать, какой вывод что из себя представляет. Для данного транзистора нам надо узнать, где у него база, где эмиттер, а где коллектор.

  • А вот и схемка распиновки из даташита:
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить
  • Теперь нам понятно, что первый вывод  – это база, второй вывод – это коллектор, ну а третий – эмиттер
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить
  • Возвращаемся к нашему рисунку
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить
  • Мы узнали из даташита, что наш транзистор NPN проводимости.
  • Ставим мультиметр на прозвонку и начинаем проверять “диоды” транзистора. Для начала ставим “плюс” к базе, а “минус” к коллектору
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Все ОК, прямой PN-переход должен обладать небольшим падением напряжения. Для кремниевых транзисторов это значение 0,5-0,7 Вольт, а для германиевых 0,3-0,4 Вольта. На фото 543 милливольта или 0,54 Вольта.

Проверяем переход база-эмиттер, поставив  на базу “плюс” , а на эмиттер  – “минус”.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Видим снова падение напряжения  прямого PN перехода. Все ОК.

Меняем щупы местами. Ставим “минус” на базу, а “плюс” на коллектор. Сейчас мы замеряем  обратное падение напряжения на PN переходе. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

  1. Все ОК,  так как видим единичку.
  2. Проверяем теперь обратное падение напряжения перехода база-эмиттер.

Здесь у нас  мультиметр также показывает единичку. Значит можно дать диагноз транзистору –  здоров.

Проверяем неисправный транзистор

Давайте проверим еще один транзистор. Он подобен транзистору, который мы с вами рассмотрели выше. Его распиновка (то есть положение и значение выводов)  такая же, как  у нашего первого героя. Также ставим мультиметр на прозвонку и цепляемся к нашему подопечному.

Нолики… Это не есть хорошо. Это говорит о том, что PN-переход пробит.  Можно смело выкидывать такой транзистор в мусор.

Проверка транзистора с помощью транзисторметра

Очень удобно проверять транзисторы, имея прибор RLC-транзисторметр

Заключение

В заключении статьи, хотелось бы добавить, что лучше всегда находить даташит на проверяемый транзистор. Бывают так называемые составные транзисторы.

Это значит, что в одном конструктивном корпусе транзистора могут быть вмонтированы два и более транзисторов. Имейте также ввиду, что некоторые радиоэлементы имеют такой же корпус, как и транзисторы.

Это могут быть тиристоры, стабилизаторы, преобразователи напряжения или даже какая-нибудь иностранная микросхема.

Источник: https://www.RusElectronic.com/kak-provjerit-tranzistor-multimjetrom/

Что такое биполярный транзистор и как его проверить

Добрый день, друзья!

Сегодня мы продолжим знакомиться с электронными «кирпичиками» компьютерного «железа». Мы уже рассматривали с вами, как устроены полевые транзисторы, которые обязательно присутствуют на каждой материнской плате компьютера.

Усаживайтесь поудобнее – сейчас мы сделаем интеллектуально усилие и попытаемся разобраться, как устроен

Биполярный транзистор

  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьБиполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, который широко применяется в электронных изделиях, в том числе и компьютерных блоках питания.
  • Слово «транзистор» (transistor) образовано от двух английских слов – «translate» и «resistor», что означает «преобразователь сопротивления».
  • Слово «биполярный» говорит о том, что ток в приборе вызывается заряженными частицами двух полярностей – отрицательной (электронами) и положительной (так называемыми «дырками»).

«Дырка» — это не жаргон, а вполне себе научный термин. «Дырка» — это не скомпенсированный положительный заряд или, иными словами, отсутствие электрона в кристаллической решетке полупроводника.

  1. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьБиполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру с чередующимися видами полупроводников.
  2. Так как существуют полупроводники двух видов, положительные (positive, p-типа) и отрицательные (negative, n-типа), то может быть два типа такой структуры – p-n-p и n-p-n.
  3. Средняя область такой структуры называется базой, а крайние области – эмиттером и коллектором.

На схемах биполярные транзисторы обозначаются определенным образом (см рисунок). Видим, что транзистор представляет собой, по существу, да p-n перехода, соединенных последовательно.

Вопрос на засыпку – почему нельзя заменить транзистор двумя диодами? Ведь в каждом из них есть p-n переход, не так ли? Включил два диода последовательно – и дело в шляпе!

Нет! Дело в том, что базу в транзисторе во время изготовления делают очень тонкой, чего никак нельзя достичь при соединении двух отдельных диодов.

Принцип работы биполярного транзистора

  • Основной принцип работы транзистора заключается в том, что небольшой ток базы может управлять гораздо бОльшим током коллектора — в диапазоне практически от нуля до некоей максимально возможной величины.
  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьОтношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления по току и может составлять величину от нескольких единиц до нескольких сотен.
  • Интересно отметить, что у маломощных транзисторов он чаще всего больше, чем у мощных (а не наоборот, как можно было бы подумать).
  • Это напоминает работу полевого транзистора (ПТ).

Разница в том, что в отличие от затвора ПТ, при управлении ток базы всегда присутствует, т.е. на управление всегда тратится какая-то мощность.

Чем больше напряжение между эмиттером и базой, тем больше ток базы и, соответственно, больше ток коллектора. Однако любой транзистор имеет максимально допустимые значения напряжений между эмиттером и базой и между эмиттером и коллектором. За превышение этих параметров придется расплачиваться новым транзистором.

В рабочем режиме обычно переход база-эмиттер открыт, а переход база-коллектор закрыт.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьБиполярный транзистор, подобно реле, может работать и в ключевом режиме. Если подать некоторый достаточный ток в базу (замкнуть кнопку S1), транзистор будет хорошо открыт. Лампа зажжется.

При этом сопротивление между эмиттером и коллектором будет небольшим.

Падение напряжения на участке эмиттер – коллектор будет составлять величину в несколько десятых долей вольта.

Если затем прекратить подавать ток в базу (разомкнуть S1), транзистор закроется, т.е. сопротивление между эмиттером и коллектором станет очень большим.

Лампа погаснет.

Как проверить биполярный транзистор?

  1. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьТак как биполярный транзистор представляет собой два p-n перехода, то проверить его цифровым тестером достаточно просто.
  2. Надо установить переключатель работы тестера в положение проверки диодов, присоединив один щуп к базе, а второй – поочередно к эмиттеру и коллектору.
  3. По сути, мы просто последовательно проверяем исправность p-n переходов.
  4. Такой переход может быть или открыт, или закрыт.
  5. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьЗатем надо изменить полярность щупов и повторить измерения.
  6. В одном случае тестер покажет падение напряжение на переходах эмиттер – база и коллектор – база 0,6 – 0,7 В (оба перехода открыты).
  7. Во втором случае оба перехода будут закрыты, и тестер зафиксирует это.
  8. Следует отметить, что в рабочем режиме чаще всего один из переходов транзистора открыт, а второй закрыт.

Измерение коэффициента передачи биполярного транзистора по току

  • Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьЕсли в тестере имеется возможность измерения коэффициента передачи по току, то проверить работоспособность транзистора можно, установив выводы транзистора в соответствующие гнезда.
  • Коэффициент передачи по току – это отношение тока коллектора к току базы.
  • Чем больше коэффициент передачи, тем большим током коллектора может управлять ток базы при прочих равных условиях.

Цоколевку (наименование выводов) и другие данные можно взять из data sheets (справочных данных) на соответствующий транзистор. Data sheets можно найти в Интернете через поисковые системы.

  1. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьТестер покажет на дисплее коэффициент передачи (усиления) тока, который нужно сравнить со справочными данными.
  2. Коэффициент передачи тока маломощных транзисторов может достигать нескольких сотен.
  3. У мощных транзисторов он существенно меньше – несколько единиц или десятков.

Однако существуют мощные транзисторы с коэффициентом передачи в несколько сотен или тысяч. Это так называемые пары Дарлингтона.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьПара Дарлингтона представляет собой два транзистора. Выходной ток первого транзистора является входным током для второго.

Общий коэффициент передачи тока – это произведение коэффициентов первого и второго транзисторов.

Пара Дарлингтона делается в общем корпусе, но ее можно сделать и из двух отдельных транзисторов.

Встроенная диодная защита

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьНекоторые транзисторы (мощные и высоковольтные) могут быть защищены от обратного напряжения встроенным диодом.

Таким образом, если подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору в режиме проверки диодов, то он покажет те же 0,6 – 0,7 В (если диод смещен в прямом направлении) или «запертый диод» (если диод смещен в обратном направлении).

Если же тестер покажет какое-то небольшое напряжение, да еще в обоих направлениях, то транзистор однозначно пробит и подлежит замене. Закоротку можно определить и в режиме измерения сопротивления – тестер покажет малое сопротивление.

Встречается (к счастью, достаточно редко) «подлая» неисправность транзисторов. Это когда он поначалу работает, а по истечению некоторого времени (или по прогреву) меняет свои параметры или отказывает вообще.

Если выпаять такой транзистор и проверить тестером, то он успеет остыть до присоединения щупов, и тестер покажет, что он нормальный. Убедиться в этом лучше всего заменой «подозрительного» транзистора в устройстве.

В заключение скажем, что биполярный транзистор – одна из основных «железок» в электронике. Хорошо бы научиться узнавать – «живы» эти «железки» или нет. Конечно, я дал вам, уважаемые читатели, очень упрощенную картину.

В действительности, работа биполярного транзистора описывается многими формулами, существуют многие их разновидности, но это сложная наука. Желающим копнуть глубже могу порекомендовать чудесную книгу Хоровица и Хилла «Искусство схемотехники».

Транзисторы для ваших экспериментов можно купить здесь:

До встречи на блоге!

Источник: https://vsbot.ru/lektronika/chto-takoe-bipolyarnyi-tranzistor-i-kak-ego-proverit.html

Как проверить транзистор

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Часто в ремонте разной электронной техники возникает подозрение в неисправности биполярных или полевых (Mosfet) транзисторов. Помимо специализированных приборов и пробников для проверки транзисторов, существуют способы доступные всем, из минимума нам подойдет самый простой тестер или мультиметр. Как мы знаем транзисторы, в основном, бывают двух разновидностей: биполярные и полевые, принцип работы их похож но способы проверки существенно отличаются, поэтому мы рассмотрим разные методы проверки для каждых транзисторов по отдельности. Способы проверки биполярных транзисторов достаточно просты и для удобства нужно помнить что биполярный транзистор условно представляет из себя два диода с точкой по середине, по сути из двух p-n переходов. Биполярные транзисторы существуют двух типов проводимости: p-n-p и  n-p-n что необходимо помнить и учитывать при проверке.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить А диод как мы знаем, пропускает ток только в одну сторону, что мы и будем проверять.
Если так получится что ток проходит в обе стороны перехода то это явно указывает на то что транзистор «пробит» но это все условности, в реальности же при замере сопротивления ни в какой из позиций проверяемых переходов не должно быть «нулевого» сопротивления — поэтому это и есть самый простой способ выявления поломки транзистора.
Ну а теперь рассмотрим более достоверные способы проверки и поподробней. И так выставляем тестер или мультиметр в режим прозвонки (проверка диодов), дальше нужно убедится в том что щупы вставлены в правильные разъемы (красный и черный), а на дисплее нет значка «разряжен». На дисплее должна быть единица а при замыкание щупов должны высветится нули (или близкие к нулям значения), также должен прозвучать звуковой сигнал. И так мы убедились в выборе правильного режима мультиметра, можем приступать к проверке.
Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить И так поочередно проверяем все переходы транзистора:

  • База — Эмиттер — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.
  • База — Коллектор — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.
  • Эмиттер — Коллектор — в исправном состояние сопротивление перехода должно быть «бесконечное», то есть переход не должен пропускать ток или прозваниватmся ни в одном из положений полярности.
Читайте также:  Ограничитель мощности: схемы подключения однофазных

В зависимости от полярности транзистора (p-n-p или n-p-n) будит зависить лишь направление «прозвонки» переходов база-эмиттер и база-коллектор, с разной полярностью транзисторов направление будет противоположное.

Как определяется «пробитый» переход?

Если мультиметр обнаружит что какой ли бо из переходов (Б-К или Б-Э) в обоих из включений полярности имеет «нулевое» сопротивление и пищит звуковая индикация то такой переход пробит и транзистор неисправен.

Как определить обрыв p-n перехода?

Если один из переходов в обрыве — он не будит пропускать ток и прозваниватся ни в одну из сторон полярности как бы вы не меняли при этом полярность щупов. Думаю всем понятно как проверять переходы транзистора, суть проверки такая же как у диодов, черный (минусовой) щуп ставим например на коллектор, а красный щуп (плюсовой) на базу и смотрим показания на дисплее. Затем меняем щупы тестера местами и смотрим показания снова. В исправного транзистора в одном случае должно быть какое то значение, как правило больше 100, в другом случае на дисплее должна быть единица «1» что говорит о «бесконечном» сопротивление. Принцип проверки все тот же, мы проверяем переходы (как диоды)
Отличие лишь в том что такие «омметры» не имеют режима прозвонки диодов и «бесконечное» сопротивление у них находится в начальном состояние стрелки, а максимальное отклонение стрелки будит уже говорить о «нулевом» сопротивление. К этому нужно просто привыкнуть и помнить о такой особенности при проверке.
Измерения лучше всего производить в режиме «1Ом» (можно пробовать и до *1000Ом пределе).

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Для проверки в схеме (не выпаивая) стрелочным тестером можно даже более точно определить сопротивление перехода если он в схеме зашунтирован низкоомным резистором, например показания сопротивления в 20 Ом будет уже указывать о том что сопротивление перехода не «нулевое» а значит большая вероятность что переход исправен. С мультиметром же в режиме прозвонки диодов будит такая картина что он попросту будет показывать «кз» и пищать (тоже конечно зависит от точности прибора).

У транзисторов средней и большой мощности вывод коллектора всегда на корпусе который переиначенный для закрепления на радиатора, так что с этим проблем не будит. А уже зная расположение коллектора, найти базу и эмиттер будит намного проще.
Ну а если транзистор малой мощности в пластмассовом корпусе где все выводы одинаковы будим применять такой способ:
Все что нам нужно — поочередно замерить все комбинации переходов прикасаясь щупами поочередно к разным выводам транзистора. Нам нужно найти два перехода которые покажут бесконечность «1». Например: мы нашли бесконечность между правим-левим и правим-среднем, то есть по сути мы нашли и измеряли обратное сопротивления двух p-n переходов (как диодов) из этого размещение базы стает очевидным — база справа.
Дальше ищем где коллектор а где эмиттер, для этого от базы уже измеряем прямое сопротивление переходов и здесь все стает ясно так как сопротивление перехода база-Коллектор всегда меньше по сравнению с переходом база-Эмиттер. Если под руками есть мультиметр с функцией тестирования коэффициента усиления транзисторов — замечательно, проверка займет несколько секунд, здесь лишь надо будет определить правильную цоколевку (если конечно она не известна).
У таких мультиметров проверочные гнезда состоят из двух отделов p-n-p и n-p-n, а кроме того каждый отдел имеет три комбинации как можно вставить туда транзистор, то есть вместе не более 6 комбинаций, и только лишь одна правильная которая должна показать коэффициент усиления транзистора, за условий что он исправен.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить В данной схеме транзистор будет работать как ключ, схема очень простая и удобная если нужно часто и много проверять транзисторы.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Если транзистор рабочий — при нажатие кнопки светодиод светится, при отпускание гаснет.
Схема представлена для n-p-n транзисторов, но она универсальна, все что нужно сделать, это поставить параллельно к светодиоду еще один светодиод в обратной полярности, а при проверке p-n-p транзистора — просто менять полярность источника питания. Если по данной методике что то идет не так, задумайтесь, а транзистор ли перед вами и случайно быть может он не биполярный, а полевой или составной.
Часто бывает путают при проверке составные транзисторы пытаясь их проверить стандартным способом, но нужно в первую очередь смотреть справочник или «даташит» со всем описанием транзистора. Чтобы проверить такой транзистор его необходимо «запустить» то есть он должен как бы работать, для создания такого условия есть простой но интересный способ.
Стрелочным тестером, выставленным в режим проверки сопротивления (предел *1000?) подключаем щупы, плюсовой на коллектор, минусовой на эмиттер — для n-p-n (для p-n-p наоборот) — стрелка тестера не двинется сместа оставаясь в начале шкалы «бесконечность» (для цифрового мультиметра «1»)
Теперь если послюнявить палиц и замкнуть им прикоснувшысь к выводам базы и коллектора то стрелка сдвинется с места от того что транзистор немного приоткроется.
Таким же способом можно проверить любой транзистор даже не выпаивая з схемы.
Но следует помнить что некоторые составные транзисторы имеют в своем составе защитные диоды в переходе эмиттер-коллектор что дает им преимущество в работе с индукционной нагрузкой, например с электромагнитным реле. Здесь есть один отличительный момент при проверке таких транзисторов — они очень чувствительны к статическому электричеству которое способно вывести из строя транзистор если не соблюдать методы безопасности при проверке а также выпайке и перемещению. И в большей мере подвержены статике именно маломощные и малогабаритные полевые транзисторы.

Какие методы безопасности?

Транзисторы должны находится на столе на металлическом листе который подключен к заземлению. Для того чтобы снять с человека предельный статический заряд — применяют антистатический браслет который надевают на запястье.
Кроме того хранение и транспортировка особо чувствительных полевиков должна быть з закорочеными выводами, как правило выводы просто обматывают тонкой медной проволкой.

Полевой транзистор в отличие от биполярного управляется напряжением, а не током как у биполярного, поэтому прикладывая напряжение к его затвору мы его или открываем (для N-канального) или закрываем (для P-канального).

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Проверить полевой транзистор можно как стрелочным тестером так и цифровым мультиметром.
Все выводы полевого транзистора должны показывать бесконечное сопротивление, независимо от полярности и напряжения на щупах. Но если поставить положительный щуп тестера к затвору (G) транзистора N-типа, а отрицательный — к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор откроется. И уже измеряя сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое зависит от ряда факторов, например емкости затвора и сопротивления перехода. Для P-канального типа транзистора полярность щупов обратная. Также для чистоты эксперимента, перед каждой проверкой необходимо закорачивать выводы транзистора пинцетом чтобы снять заряд с затвора после чего сопротивление сток-исток должно снова стать «бесконечным» («1») — если это не так то транзистор скорее всего неисправен. Особенностью современных мощных полевых транзисторов (MOSFET'ов) есть то что канал сток-исток прозванивается как диод, встроенный диод в канале полевого транзистора есть особенностью мощных полевиков (явление производственного процесса).
Чтобы не посчитать такую «прозвонку» канала за неисправность просто следует помнить о диоде. В исправном состояние переход сток-исток MOSFETа должен в одну сторону звониться как диод а в другую показывать бесконечность (в закрытом состояние — после закорачивания выводов) Если переход прозваниваеться в обе стороны с «нулевым» сопротивлением то такой транзистор «пробит» и неисправен
Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

  • Необходимо замкнуть выводы транзистора
  • Тестером в режиме прозвонки (диод) ставим плюсовой щуп к истоку, а минусовой к стоку (исправный покажет 0.5 — 0.7 вольта)
  • Теперь меняем щупы местами (исправный покажет «1» или по другому говоря бесконечное сопротивление)
  • Минусовой щуп ставим к истоку, а плюсовой на затвор (открываем транзистор)
  • Минусовой щуп оставляем на истоке, а плюсовой сразу ставим на сток, исправный транзистор будет открыт и покажет 0 — 800 милливольт
  • Теперь можем поменять плюсовой и минусовой щупы местами, в обратной полярности переход сток-исток должен иметь такое же сопротивление.
  • Плюсовой щуп ставим к истоку, а минусовой на затвор — транзистор закроется
  • Можем снова проверить переход сток-исток, он должен показывать снова «бесконечное» сопротивление так как транзистор уже закрыт (но помним про диод в обратной полярности)

Большая емкость затвора некоторых полевых транзисторов (особенно мощных) позволяет некоторое продолжительное время сохранять транзистор открытим, что позволяет нам открыв его проверять сопротивление сток-исток уже убрав плюсовой щуп с затвора. Но у транзисторов с малой емкостью затвора необходимо очень быстро перемещать щупы что бы зафиксировать правильную работу транзистора.
Примечание: для проверки P-канального полевого транзистора, процесс выглядит также но щупы мультиметра должны быть противоположной полярности. Для удобства можно перекинуть их местами (красный на минус, а черный на плюс) и использовать все туже описану выше инструкцию. Проверяя транзистор по такой методике канал сток-исток можно открывать и закрывать даже пальцем, например чтобы открыть достаточно прикоснутся пальцем к затвору держась при этом второй рукой за плюс, а чтобы закрыть нужно все также прикоснутся к затвору но уже держась другим пальцем или второй рукой за минус. Интересный опыт который дает понимание того что транзистор управляется не током (как у биполярных) а напряжением. Можно собрать простую и эффективную схему проверки полевиков которая достаточно ясно даст понять о состояние транзистора, к тому же достаточно быстро можно перекидать транзисторы если их предстоит проверять часто и много. В некоторых схемах можно проверить транзистор даже полностью не выпаивая его с платы.

Читайте также:  Как подключить светодиодку через бесконтактный выключатель?

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Схема универсальна как для P-канальных так и для N-канальных полевых транзисторов в ней присутствует два светодиода включенных в обратной полярности друг к другу (каждый для своего типа) и все что остается при смене типа проверяемого полевого транзистора — просто поменять полярность источника питания.

Источник: http://elektt.blogspot.com/2017/07/proverka-bipolyarnogo-polevogo-tranzistora.html

Проверка исправности биполярного транзистора мультиметром

Ни одна современная схема не обходится без полупроводниковых приборов. Самый распространённый из них — транзистор и именно он часто выходит из строя. Тому причиной — перепады напряжения, которые есть в наших сетях, нагрузки и т. д. Рассмотрим два способа позволяющие проверить исправность транзистора при помощи мультиметра. 

Необходимый минимум сведений

Чтобы понять исправен биполярный транзистор или нет, нам необходимо знать хотя бы в самых общих чертах, как он устроен и работает. Это активный электронный компонент, который является полупроводниковым прибором. Есть два основных вида — NPN и PNP. Каждый из них имеет три электрода: база, эмиттер и коллектор.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Виды транзисторов и принцип работы

Коротко сформулировать принцип работы транзисторов можно таким образом, это управляемый электронный ключ. Он пропускает ток по направлению от коллектора к эмиттеру в случае NPN типа и от эмиттера к коллектору у PNP, при наличии напряжения на базе.

Причём изменяя потенциал на базе, меняем степень «открытости» перехода, регулируя величину пропускаемого тока.

То есть, если на базу подавать больший ток, имеем больший ток коллектор-эмиттер, уменьшим потенциал на базе, снизим ток, протекающий через транзистор.

Ещё важно знать, это то, что в обратном направлении ток течь не может. И неважно, есть потенциал на базе или нет. Он всегда течёт в направлении, на схеме указанном стрелкой. Собственно, это вся информация, которая нам нужна, чтобы знать как работает транзистор.

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.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

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.

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.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

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.

Проверка на плате

Чтобы проверить транзистор мультиметром не выпаивая или нужен мультиметр с функцией прозвонки диодов. Переключатель переводим в это положение, подключение щупов стандартное: чёрный в общее звено (COM или со значком земли), красный — в среднее (гнездо для измерения сопротивления, тока, напряжения).

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая

Чтобы понять принцип проверки, надо вспомнить структуру биполярных транзисторов. Как уже говорили, они бывают двух типов: PNP и  NPN. То есть это три последовательные области с двумя переходами, объединёнными общей областью — базой.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Строение биполярного транзистора и как его можно представить, чтобы понять как его будем проверять

Условно, мы можем представить этот прибор как два диода. В случае с PNP типом они включены навстречу друг другу, у NPN — в зеркальном отражении. Это представление на картинке в правом столбике и ни в коем случае не отображает устройство этого полупроводникового прибора, но поясняет, что мы должны увидеть при прозвонке.

Проверка биполярного транзистора PNP типа

Итак, начнём с проверки биполярника PNP типа. Вот что у нас должно получиться:

  • Если подать на базу плюс (красный щуп), на эмиттер или коллектор — минус (чёрный щуп), должно быть бесконечно большое сопротивление. В этом случае диоды закрыты (смотрим на эквивалентной схеме).
  • Если подаём на базу минус (чёрный щуп), а на эмиттер или коллектор плюс (красный щуп), видим ток от 600 до 800 мВ. В этом случае получается, что переход открыт.
    Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьПроверка биполярного PNP транзистора мультиметром
  • Если щупами касаемся эмиттера и коллектора, показаний никаких нет, в обеих вариантах переходы оказываются запертыми.

Итак, PNP транзистор будет открыт только тогда, когда плюс подаётся на эмиттер или коллектор. Если во время испытаний есть хоть какие-то отклонения, элемент неработоспособен.

Тестируем исправность NPN транзистор

Как видим, в NPN приборе ситуация будет другой. Практически она диаметрально противоположна:

  • Если подать на базу плюс (красный щуп), а на эмиттер или коллектор минус, переход будет открыт, на экране высветятся показания — от 600 до 800 мВ.
  • Если поменять местами щупы: плюс на коллектор или эмиттер, минус на базу — переходы заперты, тока нет.
  • При прикосновении щупами к эмиттеру и коллектору тока по-прежнему быть не должно.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Проверка работоспособности биполярного NPN транзистора мультиметром

Как видим, этот прибор работает в противоположном направлении. Для того чтобы понять, рабочий транзистор или нет, необходимо знать его тип. Только так можем проверить транзистор мультиметром не выпаивая его с платы.

И ещё раз обращаем ваше внимание, картинки с диодами никак не отображают устройство этого полупроводникового прибора. Они нужны только для понимания того, что мы должны увидеть при проверке переходов. Так проще запомнить, и понимать показания на экране мультиметра.

Как определить базу, коллектор и эмиттер

Иногда бывают ситуации, когда нет под рукой справочника и возможности найти цоколёвку в интернете, а надпись на корпусе транзистора стала нечитаемой. Тогда, пользуясь схемами с диодами, можно опытным путём найти базу и определить тип прибора.

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Строение биполярного транзистора и как его можно представить чтобы понять как его будем проверять

Путём перебора ищем положение щупов, при котором «звонятся» все три электрода. Тот вывод, относительно которого появляются показания на двух других и будет базой. Потому, плюс или минус подан на базу определяем тип, PNP или NPN. Если на базу подаём плюс — это NPN тип, если минус — это PNP.

Чтобы определить, где эмиттер,а где коллектор, надо сравнить показания мультиметра при измерении. На эмиттере ток всегда больше. Так и найдём опытным путём базу, эмиттер и коллектор.

Источник: https://elektroznatok.ru/info/elektronika/proverka-bipolyarnogo-tranzistora-multimetrom

Биполярные транзисторы. For dummies

Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru) Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs.

И это была, без преувеличения, революция в электронике. Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры.

И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверитьБиполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам. Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему? Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Читайте также:  Онлайн калькулятор расчета светового потока светодиода

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор. Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h21.

Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току.

Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений.

Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц.

Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается.

Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е.

транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной.

Также параметрами биполярного транзистора являются:

  • обратный ток коллектор-эмиттер
  • время включения
  • обратный ток колектора
  • максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

  1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт.

    Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.

  2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями.

    Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.

  3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е.

    ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.

  4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением.

    Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников.

И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки.

Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов. Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом. В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором

Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц. В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода. Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов. Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.

Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).Биполярные транзисторы: принцип работы и как проверить

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей.

Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала.

Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Маркировка

Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов (в том числе и транзисторов): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html и файл .xls (35 кб) .

Список источников:

http://ru.wikipedia.org http://www.physics.ru http://radiocon-net.narod.ru http://radio.cybernet.name http://dvo.sut.ru

Полезные комментарии:

Источник: https://habr.com/post/133136/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector