Как измерить начальный ток 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
Измерение основных параметров радиоэлементов и проверка их работоспособности
Для изготовления аппаратуры высокого качеств, измерительных и высокоточных схем, часто требуется подобрать радиоэлементы с одинаковыми или возможно более близкими параметрами. Ниже приведены простые схемы измерения основных параметров часто используемых элементов радиосхем, с помощью которых можно измерить:
— вольт-амперные характеристики диодов, в том числе фото-, свето-, туннельных- и обращенных диодов ( в интервале напряжений 0… 4,5 В и токов 1мкА … 0,5 А );
— обратный и прямой токи коллектора и ток базы биполярных транзисторов;
— ток стока, начальный ток стока, напряжение «затвор-исток» и напряжение отсечки полевых транзисторов;
— ток через тиристор в открытом и закрытом состоянии, ток через управляющий переход и напряжение на нем, открывающее тиристор при напряжении на аноде 4,5В;
— межбазовый ток и напряжение на эмиттере однопереходных транзисторов.
В качестве измерительных приборов используются стрелочные или цифровые измерительные приборы (микроамперметр и вольтметр), можно использовать обычный тестер. Элемент питания – батарея напряжением 4,5 В или стабилизированный блок питания с таким напряжением.
На рис.1 показан способ измерения обратного тока коллекторного перехода (Iкбо) транзистора структуры n-p-n. Для транзисторов обратной структуры следует изменить полярность питания и включения микроамперметра. Резистор R1 нужен для ограничения тока при пробитом переходе, чтобы защитить измерительный прибор от больших токов. Эта схема позволяет также проверить обратный ток диода, световые характеристики фотодиода, обратный ток p-n –перехода полевого транзистора и измерить ток утечки конденсатора:
Рис 1. Измерение Iкбо
На рис.2 показана схема измерения тока базы, прямого тока через p-n- переход и напряжения на нем у диодов и тиристоров. Резистором R3 задается требуемый ток базы (грубо) и с помощью R4 – точно. Если в вашем распоряжении есть только один измерительный прибор (тестер), то после установления необходимого тока базы вместо микроамперметра включается его эквивалент (резистор R1, показан пунктиром), а тестер включается в качестве второго прибора – вольтметра. Резистор R2, также как в первой схеме, ограничивает ток через прибор при пробитом переходе измеряемого элемента.
Рис 2. Измерение Iб
На рис.3 дана схема измерения коллекторного тока транзистора. Если необходимо при этом измерить напряжение между коллектором и эмиттером транзистора или анодом и катодом тиристора, то вместо микроамперметра включают эквивалентное сопротивление R2, а измерительный прибор включат согласно схеме как вольтметр.
Рис 3. Измерение Iк
На рис.4 показаны способы измерения характеристик полевых транзисторов. В нижнем по схеме положении движка резистора R1 можно измерить начальный ток стока полевого транзистора или межбазовый ток однопереходного транзистора в закрытом состоянии. Межбазовое сопротивление при необходимости можно вычислить, разделив значение напряжения батареи (4,5 В в данном случае) на измеренное значение межбазового тока. В некотором положении движка R1 ток стока полевого транзистора станет равным нулю (мерить нужно на самом нижнем пределе измерения применяемого тестера или вольтметра!). При этом вольтметр «2» покажет напряжение отсечки транзистора.
Рис 4. Полевые и однопереходные транзисторы
Простой способ проверки работоспособности тиристора
С помощью простой схемы можно проверить работоспособность тиристора на переменном и постоянном токе.
Рис 5. Схема проверки тиристоров
S1 – кнопка на замыкание без фиксации. В качестве диода VD1 можно применить любой выпрямительный диод средней мощности (Д226, КД105, КД202, КД205 и др.). Лампа – от фонарика или любая малогабаритная на напряжение 6 – 9 В. Вместо лампы можно, конечно, включить тестер (в режиме измерения тока до 1 А).
Трансформатор маломощный с напряжением на вторичной обмотке от 5 до 9 В.
Проверка переменным током: S2 установить в положение «1». При каждом нажатии S1 лампа должна загораться, при отпускании гаснуть;
Проверка постоянным током: S2 установить в положение «3». При нажатии S1 лампа загорается и горит при отпускании кнопки. Чтобы ее выключить, то есть «закрыть» тиристор, нужно снять напряжение питания, переключив S2 в положение «2».
Если тиристор неисправен, то лампа будет гореть постоянно либо не будет загораться вообще.
Измерение параметров полевых транзисторов
Прибор для проверки основных параметров маломощных полевых транзисторов выполнен на основе недорогих цифровых мультиметров, возможно, даже с неисправными переключателями пределов измерения. Это минимизировало затраты труда по монтажу и изготовлению конструкции. Цифровые показания несколько облегчают сравнение транзисторов и подбор пар для дифференциальных каскадов. Крутизну транзисторов определяют простейшим расчетом.
По роду своей деятельности мне часто приходится ремонтировать контрольно-измерительную аппаратуру с полевыми транзисторами. Они применяются в модуляторах, входных каскадах усилителей в осциллографах и цифровых вольтметрах, коммутационных устройствах и пр. Например, в вольтметре В7-38 установлено около 30 транзисторов серии КП301. Эти транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, и малейшее несоблюдение технологии монтажа приводит к выходу их из строя. Большинство неисправностей приборов, которые связаны с выходом из строя полевых транзисторов, удается устранить простой заменой, но если транзисторы используют в дифференциальных или «симметричных» каскадах, их необходимо подобрать по основным параметрам.
Крутизна S полевого транзистора с управляющим р-n переходом зависит от напряжения затвор- исток U3и и имеет максимальное значение Smax при напряжении на затворе, равном нулю. Если измерены значения начального тока стока IСнач и напряжения отсечки U3иотс. крутизну можно приблизительно оценить по формулам:
Для транзисторов с изолированным затвором крутизну при токе стока Ic и напряжении Uзи можно рассчитать по формуле
На основе макета этого устройства изготовлен прибор для оперативного измерения основных параметров полевых транзисторов и контроля их работоспособности.
Рис. 2
В приборе есть защита проверяемого транзистора от повреждения.
Схема измерителя изображена на рис. 2. Для изменения напряжения на затворе транзистора используется переменный резистор R2, подключенный к двухполярному источнику питания 2×12 В, что позволяет получить характеристику крутизны любого полевого транзистора малой мощности как с n-каналом, так и с р-каналом. Резистор R3 необходим для ограничения тока затвора. Полярность напряжения на стоке изменяют переключателем SB1. Для исключения перегрузки миллиамперметра использован ограничитель тока на транзисторе VT1 и резисторе R1. Ограничение возникает при токе 25 мА, поскольку максимальный измеряемый ток выбран равным 20 мА. Диодный мост VD1 обеспечивает действие ограничителя при любом направлении тока стока. Реле К1 и К2 предотвращают выход из строя измеряемого полевого транзистора от статического электричества: пока не нажата кнопка «Измерение» SB2, обмотка реле отключена, а контакты для подключения транзистора замкнуты между собой и на общий провод. При измерении кнопка нажата и через контакты реле транзистор подключен к измерительным цепям. Светодиод HL1 сигнализирует о том, что происходит процесс измерения.
При минимальных переделках микросхема обеспечивает измерение напряжения до 200 мВ без делителей. Для построения вольтметра с пределом 20 В, необходимого для измерения напряжения затвора, использован делитель 1:100, состоящий из резисторов R5 и R6. Для построения миллиамперметра с пределом измерения 20 мА служит резистор R7. При токе 20 мА на нем падает напряжение 200 мВ, которое и измеряет АЦП. Миллиамперметр установлен в цепь истока и измеряет ток транзистора. Такое решение продиктовано невозможностью измерять ток в цепи стока, потому что на измерительных выводах миллиамперметра может присутствовать напряжение, превышающее питающее для микросхемы АЦП. Вольтметр включен между затвором и истоком, поэтому через делитель R5R6 будет протекать ток с максимальным значением не более 12мкА, что будет вызывать ошибку в показаниях миллиамперметра в одну единицу младшего разряда, которая оказывается несущественной.
Схема блока питания прибора изображена на рис. 4.
Рис. 4
Для понижения сетевого напряжения до 12 В используется трансформатор Т1. Далее переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и фильтруется конденсаторами С1, С2. Стабилизаторами двухполярного напряжения +12/-12В служат микросхемы DA1, DA2. Двухполярное напряжение +5/-5 В стабилизирует микросхемы DA3 и DA4. Стабилизаторы включены последовательно для уменьшения падения напряжения на стабилизаторах DA3 и DA4. Схема двухполярного источника питания может быть любой другой; возможно даже использовать автономное питание, например от батарей «Корунд». Для этого потребуется добавить преобразователь напряжения батареи в необходимое для питания остальных узлов измерителя.
Рис. 5
Весь измеритель сооран в корпусе одного из мультиметров. При изготовлении прибора мультиметры были вскрыты и после удаления ненужных частей плат объединены в одном корпусе, как показано на рис. 6.
Рис. 6
Нижнюю крышку мультиметра обработке не подвергают, а верхнюю придется доработать. У одного прибора крышку спиливают так, чтобы осталась только часть с индикатором и кнопкой. У второго вырезают середину там, где находится переключатель пределов, и на это место вклеивают вырезанную часть конструкции первого прибора. При вырезании частей от верхних крышек сохраняют стойки, в которые ввинчивают винты-саморезы, скрепляющие верхнюю и нижнюю крышки. Сверху, около кнопки, крепят резистор, регулирующий напряжение на затворе. Снизу устанавливают разъем для подключения полевых транзисторов. В качестве разъема использована цанговая панель для микросхем. Середину панели вырезают, и ряд контактов склеивают. Выбор цанговой панели обусловлен высокой износостойкостью.
В моей конструкции применена небольшая плата из фольгированного текстолита, на которой устанавливают панель, светодиод и реле. В свою очередь, плату двумя винтами крепят к лицевой панели. Лишние отверстия на лицевой панели заклеивают вырезанной по размеру пластиной из пластмассы или электрокартона, на которую приклеивают отпечатанную на принтере накладку, ее вид показан на рис. 7.
Рис. 7
Рис. 8
Перед первым включением прибора необходимо проверить значения выходных напряжений стабилизатора. Налаживание прибора заключается в настройке ограничителя тока и установке образцовых напряжений миллиамперметра и вольтметра. Для настройки ограничителя надо подключить образцовый миллиамперметр между контактами «С» и «И» разъема для подключения измеряемого транзистора, нажать на кнопку «Измерение» и подобрать резистор R1, добиваясь показаний 25. 30 мА. Можно заранее подобрать транзистор по параметру ограничения тока, тогда резистор R1 заменяют перемычкой. Далее образцовый миллиамперметр последовательно с переменным резистором подсоединяют к этим же контактам, устанавливают ток 10 мА и резистором настройки образцового напряжения добиваются тех же показаний миллиамперметра прибора. Для настройки вольтметра образцовый вольтметр подключают к выводам «3» и «И», резистором прибора устанавливают напряжение затвора 10 В и резистором регулировки вольтметра прибора устанавливают те же показания.
Ввиду того что полевые транзисторы могут выйти из строя из-за статического электричества, может быть рекомендована следующая методика работы с прибором. Перед подключением все выводы полевого транзистора следует замкнуть проволочной перемычкой между собой. На приборе устанавливают тип проводимости канала (п- или р-канал), кнопка «Измерение» отжата. Полевой транзистор подключают к своему гнезду, перемычку с выводов снимают, нажимают на кнопку «Измерение» и контролируют его параметры. После измерения отжать кнопку, замкнуть выводы транзистора между собой и вынуть транзистор из панельки.
С помощью прибора легко диагностировать любой вид неисправности полевых транзисторов. Как показала практика, большинство неисправностей транзисторов сводится к большому току утечки затвора, пробою или обрыву канала либо внутреннему разрыву одного из выводов. Если при нажатии на кнопку «Измерение» напряжение на затворе уменьшится по сравнению с установленным, то имеет место утечка тока с затвора. Показания миллиамперметра не будут нулевыми при любом напряжении на затворе. Во всех других случаях невозможность измерить начальный ток стока и напряжение отсечки говорит о неисправности измеряемого полупроводникового прибора.
US5MSQ
Радио — это очень просто!
Main navigation
Простой тестер полевых транзисторов –приставка к мультиметру
типовая ВАХ полевого транзистора
Эти параметры, точнее пределы их изменений, указываются в справочниках и даташитах. И именно их рекомендуемые значения для конкретного транзистора указывают в описании многих радиолюбительских конструкций. Но, несмотря на современные технологии производства, полевые транзисторы по прежнему имеют довольно большой разброс характеристик и зачастую требуют подбора по параметрам.
Популярные и широко распространённые нынче универсальные транзисторные тестеры (M-TEST и т.п.) не позволяют это сделать, т.к. показывают только напряжение затвор/исток при определённом (указанном там же на экране) токе стока.
Определить основные параметры полевых транзисторов с p-n-переходом на затворе, как n-канальных, так и p-канальных, поможет простой тестер, выполненный в виде приставки к высокоомному вольтметру (мультиметру). Он позволяет измерять с достаточной для радиолюбительской практики точностью начальный ток стока полевого транзистора и его напряжение отсечки. С его помощью можно не только отсортировать имеющиеся и выбрать транзисторы с требуемыми характеристиками, но и подобрать пару одинаковых по параметрам транзисторов.
Как видим схема тестера чрезвычайна проста и состоит всего из двух образцовых резисторов, кнопки и разъёмов подключения испытуемого транзистора, источника питания и высокоомного вольтметра. в качестве которого удобно применить современный цифровой мультиметр с автоматическим переключением диапазонов измерения. Напряжение питания должно в 1.5-2 раза превышать ожидаемое напряжение отсечки, для распространённых типов транзисторов, как правило, напряжение отсечки не превышает 6-7В, поэтому вполне достаточно 9-12В.
В исходном положении кнопка отжата и вольтметр показывает напряжение отсечки. Строго говоря, мы измеряем напряжение автосмещения на резисторе 100 кОм, величина которого для распространённых типов транзисторов может быть в переделах 1-7В, а ток стока при этом будет в соответственно в пределах 10—70 мкА. Такое упрощение в любительской практике вполне допустимо и вот почему.
При нажатой кнопке вольтметр показывает падение напряжения на образцовом резисторе R2=10 Ом при протекании через него начального тока стока. Т.о. определяем начальный ток стока, который равен показаниям вольтметра, делённом на сопротивление R2=10 Ом, т.е. Iнач=Uизм/10. Тестер смонтирован на маленькой макетной плате.
Вид тестера — приставки
В качестве иллюстрации сказанного на фото показан пример испытаний транзистора BF410d при помощи M-TEST
и реальное значения напряжения отсечки (3,2в) и начального тока стока (13.66 мА) того же транзистора BF410d, измеренные при помощи описываемого тестера.
Измерение напряжения отсечки
Измерение начального тока стока
Для тестирования маломощных полевых транзисторов с p-каналом (типа КП103, J175…J177) и т.п.)достаточно изменить полярность источника питания на противоположную
Беленецкий С.Э. US5MSQ февраль 2020г. г.Киев
Используйте технологию дополненной реальности, чтобы легко ремонтировать и отлаживать радиоэлектронные проекты в онлайн режиме.
Предусилитель со стерео темброблоком для усилителя мощности, собранный на ОУ 4558.