Как измерить h21 мощного транзистора
Схемы испытателей биполярных транзисторов
С практической точки зрения наиболее важными параметрами биполярного транзистора являются неуправляемый обратный ток его коллекторного р-п перехода IКБО и статический коэффициент передачи тока h21э. Схемы измерения этих параметров р-п-р транзисторов показаны на рис. 57.
Для транзисторов структуры п-р-п полярность включения питающей батареи GB и измерительного прибора РА должна быть обратной.
Обратный ток коллектора Iкбо измеряют при заданном обратном напряжении на коллекторном р-п переходе и отключенном эмиттере (рис. 57, а). Чем он меньше, тем выше качество коллекторного перехода и стабильность работы транзистора.
Параметр h21э, характеризующий усилительные свойства транзистора, определяют как отношение тока коллектора Iк к вызвавшему его току базы IБ, (рис. 57, б), т. е. h2lэ
Iк/Iв. Чем больше численное значение этого параметра, тем больше усиление сигнала, которое может обеспечить транзистор.
Для измерения этих двух основных параметров маломощных биполярных транзисторов можно рекомендовать сделать в кружке приставку к самодельному авометру, описанному выше. Схема такой приставки показана на рис. 58, а. Проверяемый транзистор V подключают выводами электродов к соответствующим зажимам «Э», «Б» и «К» приставки, соединенной (через зажимы XI, Х2 и проводники с однополюсными штепселями на концах) с миллиамперметром авометра, включенного на предел измерения «1 мА». Переключатель S2 предварительно устанавливают в положение, соответствующее структуре проверяемого транзистора. При проверке транзистора структуры п-р-п с гнездом «Общ.» авометра соединяют зажим XI приставки (как на рис. 58, а), а при проверке транзистора структуры р-п-р — зажим Х2.
Установив переключатель S1 в положение «I КБО», измеряют сначала обратный ток коллекторного перехода, а затем, переведя переключатель S1 в положение «h21э», — статический коэффициент передачи тока. Отклонение стрелки прибора на всю шкалу при измерении параметра I КБ0 укажет на пробой коллекторного перехода проверяемого транзистора.
Измерение параметра h21э происходит при фиксированном токе базы, ограничиваемым резистором R1 до 10 мкА. При этом транзистор открывается и в его коллекторной цепи (в том числе через миллиамперметр) течет ток, пропорциональный коэффициенту h21э. Если, например, прибор фиксирует ток 0,5 мА (500 мкА), то коэффициент h21э проверяемого транзистора будет 50 (500 : 10 = 50). Ток 1 мА (отклонение стрелки прибора до конечной отметки шкалы), следовательно, соответствует коэффициенту h21э равному 100. Если стрелка прибора зашкаливает, миллиамперметр авометра надо переключить на следующий предел измерения тока — «10 мА». В этом случае вся шкала прибора будет соответствовать коэффициенту h21э, равному 1000, а каждая десятая часть ее — 100.
Резистор R2, ограничивающий ток в измерительной цепи до 3 мА, нужен для предупреждения порчи измерительного прибора из-за пробоя проверяемого транзистора.
Возможная конструкция приставки показана на рис. 58, б. Для лицевой панели, размерами примерно 130X75 мм, желательно использовать листовой гетинакс или текстолит толщиной 1,5—2 мм.
Зажимы «Э», «Б» и «К> для подключения выводов транзистора типа «крокодил». Переключатель вида измерений S1 — тумблер ТП2-1, структуры транзистора S2 — ТП1-2. Батарею питания GB1 — 3336Л или составленную из трех элементов 332, крепят на панели снизу, там же монтируют и ограничительные резисторы R1 и R2. Зажимы (или гнезда) для соединения приставки с авометром размещают в любом удобном месте, например на задней боковой стенке ящика. Сверху на панель наклеивают краткую инструкцию по работе с приставкой-измерителем. Проверить работоспособность и оценить усилительные свойства транзисторов средней и большой мощности можно с помощью простого прибора, схема которого приведена на рис. 59. Проверяемый транзистор V подключают к зажимам, соответствующим его электродам. При этом в коллекторную цепь транзистора оказывается включенным амперметр РА1 на ток полного отклонения стрелки 1A, а в базовую — один из резисторов R1—R4. Сопротивления резисторов подбирают с таким расчетом, чтобы ток базовой цепи транзистора можно было устанавливать равным 3, 10, 30 и 50 мА. Таким образом, проверка транзистора осуществляется при фиксированных токах в базовой цепи, устанавливаемых переключателем S1. Источником питания служат три элемента 373, соединенные последовательно, или низковольтный выпрямитель, обеспечивающий напряжение 4,5 В при токе нагрузки до 2А.
Численное значение статического коэффициента передачи тока проверяемого транзистора определяют как отношение тока коллектора к вызвавшему его току базы. Например, если переключатель S1 установлен на ток базы, равный 10 мА, а амперметр PA 1 фиксирует ток 500 мА, значит, коэффициент h21э данного транзистора равен 50 (500 : 10 = 50).
Конструкция такого прибора — испытателя транзисторов произвольная. Ее можно сделать как приставку к авометру, амперметр которого рассчитан на измерение постоянных токов до нескольких ампер.
Производить проверку транзистора надо возможно быстрее, потому что уже при токе коллектора 250. 300 мА он начинает нагреваться и тем самым вносить погрешности в результаты измерений.
В.Г. Борисов. Кружок радиотехнического конструирования
Простейший измеритель параметров транзисторов
На рис. 2.23 изображена схема для измерения одного из основных параметров транзисторов — статического коэффициента передачи тока h21э. В силу простоты ее можно не выполнять в виде законченной конструкции, а собирать по мере необходимости.
Рис. 2.23. Схема для измерения статического коэффициента передачи тока транзисторов
Очень полезно, например, измерить коэффициенты передачи тока h21э транзисторов, имеющихся в распоряжении радиолюбителя, что позволит в дальнейшем иметь отобранные пары транзисторов, а также осознанно проводить эксперименты.
Для маломощных транзисторов измерение ведется при токе базы, равном 1б = (4,5 — 0,6) В/390 кОм = 0,01 мА (10 мкА). Здесь 4,5 В — напряжение батареи G1; 0,6 В — падение напряжения на переходе база-эмиттер измеряемого транзистора VT1; 390 кОм — сопротивление резистора R1. Резистор R2 используется для защиты измерительного прибора от возможных перегрузок при проверке неисправных транзисторов. Измерение производят нажатием кнопки SB1. Если используемый прибор (тестер) рассчитан на измерение тока 5 мА, то отклонение стрелки на конечное деление шкалы будет соответствовать коэффициенту передачи 500 (h2i3 = 5 мА/0,01 мА = 500).
Для мощных транзисторов ток базы при измерениях увеличивают в 100 раз (1б = 1 мА), для этого резистор R1 должен иметь сопротивление 3,9 кОм. Сопротивление резистора R2 равно 1 Ом. Тестер переключают на диапазон измерения тока 500 мА. Максимальный коэффициент передачи тока составит, как и в предыдущем случае, 500 (h21э = 500 мА / 1 мА = 500).
На рис. 2.23 изображена схема для измерения параметров транзисторов со структурой n-p-n. При измерениях параметров транзисторов противоположной структуры полярность включения миллиамперметра РА1 и батареи питания изменяют на обратную.
Испытатели транзисторов малой и большой мощности (h21э, Ікво, Ікэк)
Чтобы судить о пригодности транзистора для того или иного устройства, достаточно знать два-три основных его параметра:
Проще всего измерить ток Ікэк схеме, упрощенно изображенной на рис. 1. Узел А1 на нем обобщает все детали, входящие в прибор. Требования к узлу просты: он не должен оказывать влияние на результаты измерений, а при коротком замыкании в испытуемом транзисторе VТ1 ограничить ток до безопасного для- стрелочного индикатора значения.
Измерение Iкбо не предусматривается приборами, но это не трудно сделать, отключив вывод эмиттера от цепи измерения.
Некоторые трудности возникают при измерении статического коэффициента передачи h21э. В простых приборах он измеряется при фиксированном токе базы измерением тока коллектора, ио точность таких приборов невысока, поскольку коэффициент передачи зависит от тока коллектора (эмиттера). Поэтому h21э следует измерять при фиксированном токе эмиттера, как и рекомендует ГОСТ.
Достаточно при этом измерять ток базы и судить по нему о величине h21э. Тогда шкалу стрелочного индикатора можно отградуировать непосредственно в значениях коэффициента передачи. Правда, она получается неравномерной, но зато на ней укладываются все необходимые значения (от 19 до 1000).
Такие приборы уже разрабатывались радиолюбителями (см., например, статью Б. Степанова, В. Фролова «Испытатель транзисторов»- Радио, 1975, № 1, с. 49-51). Однако в них довольно часто не принимали мер по фиксации напряжения коллектор-эмиттер. Подобное решение оправдывали тем, что h21э мало зависит от этого напряжения.
Однако, как показывает практика, эта зависимость все же заметна в схеме ОЭ, поэтому напряжение коллектор-эмиттер желательно фиксировать.
Рис. 1. Схема измерения обратного тока коллектор-эмиттер.
Рис. 2. Схема измерения статического коэффициента передачи тока.
Исходя из этих соображений в радиокружке КЮТ Первоуральского Новотрубного завода Евгением Ивановым и Игорем Ефремовым под руководством автора была разработана схема измерения, принцип которой иллюстрирует рис. 2. Ток эмиттера ls испытуемого транзистора стабилизирован генератором стабильного тока А1, что снимает большинство требований к источнику питания G1: его напряжение может быть нестабильным, от него потребляется практически только ток 1э- Напряжение коллектор-эмиттер транзистора фиксировано, поскольку равно сумме стабильных напряжений на стабилитроне VD1, эмиттерном переходе транзистора VT1 и стрелочном индикаторе РА1. Сильная отрицательная обратная связь между коллектором и базой транзистора через стабилитрон и стрелочный индикатор удерживает транзистор в активном режиме, для которого справедливы следующие соотношения:
Для построении шкалы непосредственного отсчета удобно пользоваться формулой:
Приведенные формулы справедливы только в случае весьма малого тока ІКБО, характерного для кремниевых транзисторов. Если же этот ток значителен, для более точного подсчета коэффициента передачи лучше пользоваться формулой:
А теперь познакомимся с практическими конструкциями приборов.
Испытатель маломощных транзисторов
Чтобы не изменять шкалу измерений h21э, во втором положении переключателя параллельно индикатору РА1 подключается резистор R1, уменьшая впятеро его чувствительность.
Рис. 3. Принципиальная схема испытателя маломощных транзисторов.
Питание на прибор подается только на время измерения кнопочным выключателем SB1.
Питается прибор от источника GB1, которым может быть батарея «Крона» или аккумулятор 7Д-0Д. Периодически аккумулятор можно подзаряжать, подключая зарядное устройство к гнездам 1 и 2 разъема XS1. Возможно питание прибора от внешнего источника постоянного тока напряжением 6.
Рис. 4. Преобразователь ПМ-1.
Удобно использовать для питания прибора от сети преобразователь ПМ-1 (рис. 4) от электрофицированных игрушек. Он недорог и обладает хорошей электрической изоляцией между обмотками, обеспечивающей безопасность в работе.
Преобразователь нужно лишь оснастить штырьковой частью разъема XS1.
Рис. б. Внешний вид испытателя маломощных транзисторов.
Рис. 6. Шкала отсчета индикатора.
Детали прибора собраны в корпусе размерами 140Х 115X65 мм (рис. 5), изготовленном из пластмассы. Лицевая стенка, на которой укреплены стрелочный индикатор, кнопочный выключатель, переключатели, зажимы и разъем, закрыта фальшпанелью из органического стекла, под которую подложена цветная бумага с надписями.
Чтобы не вскрывать стрелочный индикатор и не чертить шкалу, к прибору изготовлен трафарет (рис. 6), дублирующий шкалу отсчета. Можно просто составить, таблицу, в которой для каждого деления шкалы указать соответствующее значение статического коэффициента передачи.
Для составления такой таблицы подойдут вышеприведенные формулы.
Налаживание прибора сводится к точной установке токов 1э 1 мА и Б мА подбором резисторов R3, R4 и к подбору резистора R1, сопротивление которого должно быть в 4 раза меньше сопротивления рамки стрелочного индикатора.
Испытатель мощных транзисторов
Схема этого прибора приведена на рис. 7. Поскольку к испытателю мощных транзисторов предъявляют меньшие требования по точности показаний, возникает вопрос: какие упрощения могут быть сделаны по сравнению с предыдущей конструкцией?
Рис. 7. Принципиальная схема испытателя мощных транзисторов.
Поэтому для повышения точности измерений h21э прибор следует включать в сеть через автотрансформатор (например, ЛАТР) и поддерживать им напряжение питания прибора 220 В.
Сглаживающее действие конденсатора О прибора проявляется только при измерении небольших токов Ікэк (примерно до 10 мА). Кремниевый диод VD1 защищает стрелочный индикатор РА1 от перегрузок. В остальном схема прибора похожа на схему предыдущего устройства.
Рис. 8. Внешний вид испытателя мощных транзисторов.
Рис. 9. Шкала отсчета индикатора.
Как и в предыдущем случае, к прибору изготовлен трафарет (рис. 9), дублирующий шкалу отсчета.
Налаживание прибора сводится к установке указанных токов эмиттера подбором резисторов R4 и R5. Контроль тока ведут по падению напряжения на резисторах R6, R7. Резистор R1 подбирают таким, чтобы сумма сопротивлений его и индикатора РА1 была в 9 раз больше сопротивления резистора R2.
Испытатели транзисторов малой и большой мощности (h21э, Ікво, Ікэк)
Чтобы судить о пригодности транзистора для того или иного устройства, достаточно знать два-три основных его параметра:
Проще всего измерить ток Ікэк схеме, упрощенно изображенной на рис. 1. Узел А1 на нем обобщает все детали, входящие в прибор. Требования к узлу просты: он не должен оказывать влияние на результаты измерений, а при коротком замыкании в испытуемом транзисторе VТ1 ограничить ток до безопасного для- стрелочного индикатора значения.
Измерение Iкбо не предусматривается приборами, но это не трудно сделать, отключив вывод эмиттера от цепи измерения.
Некоторые трудности возникают при измерении статического коэффициента передачи h21э. В простых приборах он измеряется при фиксированном токе базы измерением тока коллектора, ио точность таких приборов невысока, поскольку коэффициент передачи зависит от тока коллектора (эмиттера). Поэтому h21э следует измерять при фиксированном токе эмиттера, как и рекомендует ГОСТ.
Достаточно при этом измерять ток базы и судить по нему о величине h21э. Тогда шкалу стрелочного индикатора можно отградуировать непосредственно в значениях коэффициента передачи. Правда, она получается неравномерной, но зато на ней укладываются все необходимые значения (от 19 до 1000).
Такие приборы уже разрабатывались радиолюбителями (см., например, статью Б. Степанова, В. Фролова «Испытатель транзисторов»- Радио, 1975, № 1, с. 49-51). Однако в них довольно часто не принимали мер по фиксации напряжения коллектор-эмиттер. Подобное решение оправдывали тем, что h21э мало зависит от этого напряжения.
Однако, как показывает практика, эта зависимость все же заметна в схеме ОЭ, поэтому напряжение коллектор-эмиттер желательно фиксировать.
Рис. 1. Схема измерения обратного тока коллектор-эмиттер.
Рис. 2. Схема измерения статического коэффициента передачи тока.
Исходя из этих соображений в радиокружке КЮТ Первоуральского Новотрубного завода Евгением Ивановым и Игорем Ефремовым под руководством автора была разработана схема измерения, принцип которой иллюстрирует рис. 2. Ток эмиттера ls испытуемого транзистора стабилизирован генератором стабильного тока А1, что снимает большинство требований к источнику питания G1: его напряжение может быть нестабильным, от него потребляется практически только ток 1э- Напряжение коллектор-эмиттер транзистора фиксировано, поскольку равно сумме стабильных напряжений на стабилитроне VD1, эмиттерном переходе транзистора VT1 и стрелочном индикаторе РА1. Сильная отрицательная обратная связь между коллектором и базой транзистора через стабилитрон и стрелочный индикатор удерживает транзистор в активном режиме, для которого справедливы следующие соотношения:
Для построении шкалы непосредственного отсчета удобно пользоваться формулой:
Приведенные формулы справедливы только в случае весьма малого тока ІКБО, характерного для кремниевых транзисторов. Если же этот ток значителен, для более точного подсчета коэффициента передачи лучше пользоваться формулой:
А теперь познакомимся с практическими конструкциями приборов.
Испытатель маломощных транзисторов
Чтобы не изменять шкалу измерений h21э, во втором положении переключателя параллельно индикатору РА1 подключается резистор R1, уменьшая впятеро его чувствительность.
Рис. 3. Принципиальная схема испытателя маломощных транзисторов.
Питание на прибор подается только на время измерения кнопочным выключателем SB1.
Питается прибор от источника GB1, которым может быть батарея «Крона» или аккумулятор 7Д-0Д. Периодически аккумулятор можно подзаряжать, подключая зарядное устройство к гнездам 1 и 2 разъема XS1. Возможно питание прибора от внешнего источника постоянного тока напряжением 6.
Рис. 4. Преобразователь ПМ-1.
Удобно использовать для питания прибора от сети преобразователь ПМ-1 (рис. 4) от электрофицированных игрушек. Он недорог и обладает хорошей электрической изоляцией между обмотками, обеспечивающей безопасность в работе.
Преобразователь нужно лишь оснастить штырьковой частью разъема XS1.
Рис. б. Внешний вид испытателя маломощных транзисторов.
Рис. 6. Шкала отсчета индикатора.
Детали прибора собраны в корпусе размерами 140Х 115X65 мм (рис. 5), изготовленном из пластмассы. Лицевая стенка, на которой укреплены стрелочный индикатор, кнопочный выключатель, переключатели, зажимы и разъем, закрыта фальшпанелью из органического стекла, под которую подложена цветная бумага с надписями.
Чтобы не вскрывать стрелочный индикатор и не чертить шкалу, к прибору изготовлен трафарет (рис. 6), дублирующий шкалу отсчета. Можно просто составить, таблицу, в которой для каждого деления шкалы указать соответствующее значение статического коэффициента передачи.
Для составления такой таблицы подойдут вышеприведенные формулы.
Налаживание прибора сводится к точной установке токов 1э 1 мА и Б мА подбором резисторов R3, R4 и к подбору резистора R1, сопротивление которого должно быть в 4 раза меньше сопротивления рамки стрелочного индикатора.
Испытатель мощных транзисторов
Схема этого прибора приведена на рис. 7. Поскольку к испытателю мощных транзисторов предъявляют меньшие требования по точности показаний, возникает вопрос: какие упрощения могут быть сделаны по сравнению с предыдущей конструкцией?
Рис. 7. Принципиальная схема испытателя мощных транзисторов.
Поэтому для повышения точности измерений h21э прибор следует включать в сеть через автотрансформатор (например, ЛАТР) и поддерживать им напряжение питания прибора 220 В.
Сглаживающее действие конденсатора О прибора проявляется только при измерении небольших токов Ікэк (примерно до 10 мА). Кремниевый диод VD1 защищает стрелочный индикатор РА1 от перегрузок. В остальном схема прибора похожа на схему предыдущего устройства.
Рис. 8. Внешний вид испытателя мощных транзисторов.
Рис. 9. Шкала отсчета индикатора.
Как и в предыдущем случае, к прибору изготовлен трафарет (рис. 9), дублирующий шкалу отсчета.
Налаживание прибора сводится к установке указанных токов эмиттера подбором резисторов R4 и R5. Контроль тока ведут по падению напряжения на резисторах R6, R7. Резистор R1 подбирают таким, чтобы сумма сопротивлений его и индикатора РА1 была в 9 раз больше сопротивления резистора R2.
Можно ли вместо силового трансформатора Т1 в устройстве использовать ИБП от зарядного устройства для телефона или, скажем, электронной книги?
Тема: Измеритель h21 мощных транзисторов
Опции темы
Несложная схема импульсного измерителя h21 мощных тразисторов, вернее тока базы при заданных токах коллектора и неизменном напряжении к-э.
Период
Измеритель напряжения на R12(R13) сделано на дифференциальном усилителе DA4, C9, C10, DA3, который одновременно является ФНЧ
h21 вычисляется по формуле Iк*R12(R13)/Uвых
Если надо измерить большое количество транзисторов, лучше сразу вставлять измеренные значения в эксель с соответствующими формулами. Для тех, кто с экселем не в ладах, прилагаю подготовленный файл. Измерения вставлять в колонку Urb для соответствующего тока, в колонке h21 будет вычисленный результат. При изменении R12(R13), значение сопротивления подставить в соответствующую ячейку.
Моя система: AMD K2-350->USB->China transmitter->Альпинист-2(все кандёры заменены на Black Gate)
Можно считать, здесь тоже синхронный детектор.
Моя система: AMD K2-350->USB->China transmitter->Альпинист-2(все кандёры заменены на Black Gate)
Спасибо, давно хотелось иметь такой измеритель. Можно пару вопросов по схеме: DA1 и DA3 указаны как TL072, но у этих ОУ ведь нет балансировки нуля. Какие транзисторы посоветуете в качестве VT1 и VT2.