Как определить тип транзистора: Краткие советы, как проверить транзистор | Электронные компоненты. Дистрибьютор и магазин онлайн

Содержание

У транзистора звонятся только 2 крайние ноги. Как проверить различные типы транзисторов мультиметром? Как проверить мультиметром полевой транзистор

Приветствую всех любителей электроники, и сегодня в продолжение темы применение цифрового мультиметра мне хотелось бы рассказать, как проверить биполярный транзистор с помощью мультиметра.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, который предназначен для усиления сигналов. Так же транзистор может работать в ключевом режиме.

Транзистор состоит из двух p-n переходов, причем одна из областей проводимости является общей. Средняя общая область проводимости называется базой, крайние эмиттером и коллектором. Вследствие этого разделяют n-p-n и p-n-p транзисторы.

Итак, схематически биполярный транзистор можно представить следующим образом.

Рисунок 1. Схематическое представление транзистора а) n-p-n структуры; б) p-n-p структуры.

Для упрощения понимания вопроса p-n переходы можно представить в виде двух диодов, подключенных друг к другу одноименными электродами (в зависимости от типа транзистора).

Рисунок 2. Представление транзистора n-p-n структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных анодами друг к другу.

Рисунок 3. Представление транзистора p-n-p структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных катодами друг к другу.

Конечно же для лучшего понимания желательно изучить как работает p-n переход, а лучше как работает транзистор в целом. Здесь лишь скажу, что чтобы через p-n переход тек ток его необходимо включить в прямом направлении, то есть на n – область (для диода это катод) подать минус, а на p-область (анод).

Это я вам показывал в видео для статьи «Как пользоваться мультиметром » при проверке полупроводникового диода.

Так как мы представили транзистор в виде двух диодов, то, следовательно, для его проверки необходимо просто проверить исправность этих самых «виртуальных» диодов.

Итак, приступим к проверке транзистора структуры n-p-n. Таким образом, база транзистора соответствует p- области, коллектор и эмиттер – n-областям. Для начала переведем мультиметр в режим проверки диодов.

В этом режиме мультиметр будет показывать падение напряжения на p-n переходе в милливольтах. Падение напряжения на p-n переходе для кремниевых элементов должно быть 0,6 вольта, а для германиевых – 0,2-0,3 вольта.

Сначала включим p-n переходы транзистора в прямом направлении, для этого на базу транзистора подключим красный (плюс) щуп мультиметра, а на эмиттер черный (минус) щуп мультиметра. При этом на индикаторе должно высветиться значение падения напряжения на переходе база-эмиттер.

Здесь необходимо отметить, что падение напряжения на переходе Б-К всегда будет меньше падения напряжения на переходе Б-Э . Это можно объяснить меньшим сопротивлением перехода Б-К по сравнению с переходом Б-Э , что является следствием того, что область проводимости коллектора имеет большую площадь по сравнению с эмиттером.

По этому признаку можно самостоятельно определить цоколевку транзистора, при отсутствии справочника.

Так, половина дела сделана, если переходы исправны, то вы увидите значения падения напряжения на них.

Теперь необходимо включить p-n переходы в обратном направлении, при этом мультиметр должен показать «1», что соответствует бесконечности.

Подключаем черный щуп на базу транзистора, красный на эмиттер, при этом мультиметр должен показать «1».

Теперь включаем в обратном направлении переход Б-К , результат должен быть аналогичным.

Осталось последняя проверка – переход эмиттер-коллектор. Подключаем красный щуп мультиметра к эмиттеру, черный к коллектору, если переходы не пробитые, то тестер должен показать «1».

Меняем полярность (красный -коллектор, черный – эмиттер) результат – «1».

Если в результате проверки вы обнаружите не соответствие данной методике, то это значит, что транзистор неисправен .

Эта методика подходит для проверки только биполярных транзисторов. Перед проверкой убедитесь, что транзистор не является полевым или составным. Многие изложенным выше способом пытаются проверить именно составные транзисторы, путая их с биполярными (ведь по маркировки можно не правильно идентифицировать тип транзистора), что не является правильным решением. Правильно узнать тип транзистора можно только по справочнику.

При отсутствии режима проверки диодов в вашем мультиметра, осуществить проверку транзистора можно переключив мультиметр в режим измерения сопротивления на диапазон «2000». При этом методика проверки остается неизменной, за исключением того, что мультиметр будет показывать сопротивление p-n переходов.

А теперь по традиции поясняющий и дополняющий видеоролик по проверке транзистора:

Представляют собой трехслойную структуру своего рода сендвич, в зависимости от того как чередуются эти слои мы получаем два типа npn или pnp . Эти зоны можно представить в виде диодов подключенными одинаковыми концами друг к другу, общий конец которых представляет собой базу транзистора, а два других называются коллектором и эмиттером.

Получается что для того чтобы проверить транзистор нужно проверить эти два диода.

Проводимость npn и pnp транзисторов

Для проверки транзистора в основном используют тестеры настроенные как Омметры. А весь способ проверки заключается в проверки сопротивления переходов. В некоторых мультиметрах есть функция проверки диодов, в этом случае мильтиметр показывает величину пробивного напряжения. Некоторые имеют специальные разъемы для подключения транзистора, которые показывают коэффициент усиления в случае его исправности.

Допустим, что у нас транзистор с проводимостью npn . Для проверки этого транзистора нам нужно выставить мультиметр, выставить его в режим омметра, далее взять плюсовой провод и подключить его к базе. Минусовой провод сначала подключаем к эмиттеру и смотрим на показания тестера. В данном случае мы подключили переход база-коллектор в прямом направлении. А как известно сопротивление диода в прямом направлении минимально, в результате мы увидим какие либо показания на экране тестера.

А если мы этот переход подключим в обратном направлении, к базе минусом а к коллектору плюсом, то тестер покажет бесконечное сопротивление.

Аналогичным образом, не отключая плюсовой провод от базы мы подключаем минусовой провод на коллектору по аналогии описанной выше мы получаем схожий результат. Измеряем сопротивление в перехода база-коллектор в прямом и обратном напрявлении.

Если бы у нас был транзистора вида pnp то для проверки нужно было к базе подключить минусовой провод, а плюсовой последовательно подключать сначала к эмиттеру а затем к коллектору. Проверка транзистора pnp проводимости при помощи тестера представлена на рисунке ниже.

Схема проверки транзистора

Все эти показания мультиметра означают только одно, что наш транзистор исправен и мы можем смело брать его и использовать в своих целях.

Если замерить сопротивление закрытого транзистора между коллектором и эмиттером то тестер покажет бесконечное сопротивление. Сопротивление «закрытого» транзистора равно бесконечности или очень велико, причем не зависимо от того как вы подключаете тестер.

Так же транзистор можно проверить, собрав не большую схемку. В коллекторную цепь включить какую нибудь нагрузку, а в цепь базы подать небольшой ток. В случае исправности транзистора в цепи коллектора появиться небольшой ток. Но собирать схему для того чтобы просто проверить транзистор мне кажется мало кто будет. Проще взять тестер и за пару минут узнать работает он или нет.

Схема включения транзистора для проверки его работоспособности

Некоторые тестеры имеют, как я уже говорил, специальные разъёмы под ножки транзистора, все что нужно это вставить ножки транзистора в эти отверстия и смотреть на показания дисплея. Но прежде чем это делать нужно знать расположение выводов транзистора и тип его проводимости npn или pnp . На рисунке видно два разъема для проверки транзистора разных проводимостей. Перед тем как проверять транзистор переключатель тестера нужно выставить в положение Hfe.

Печать

Самый быстрый и действенный способ проверки исправности транзисторов — это проверка (прозвонка) его переходов мультиметром, хотя 100% гарантии в некоторых случаях это не дает, но об этом ниже.

Итак, как проверить транзистор мультиметром.

Транзистор можно представить в виде двух диодов включенных навстречу (p-n-p — прямой) и в обратном (n-p-n — обратный) направлении. На принципиальных схемах структура транзисторов обозначается стрелкой эмиттерного перехода. Если стрелка направлена к базе, значит это структура p-n-p, а если от базы, значит это транзистор структуры n-p-n. Смотрите рисунки

Чтобы проверить P-N-P транзистор мультиметром , минусовым щупом (черного цвета) касаемся вывода базы, а плюсовым (красного цвета) поочередно касаемся выводов коллектора и эмиттера. Если транзистор цел, то падение напряжения в режиме проверки (прозвонки) в милливольтах, будет находиться в пределах 500 – 1200 Ом и при этом разница этих значений должна быть невелика. После этого меняем местами щупы, мультиметр не должен показывать никакого падения. Далее проверяем коллектор — эмиттер в обе стороны (меняем местами щупы), здесь также не должно быть никаких значений.

Проверка N-P-N транзисторов мультиметром идентична, с той лишь разницей, что мультиметр должен показать падение напряжения на переходах при касании плюсовым щупом базы транзистора, а черным поочерёдно коллектора и эмиттера.

Посмотрите небольшое видео проверки транзистора мультиметром.

В начале я упоминал, что в некоторых случаях, такая проверка может дать ложный вывод. Бывает в ходе ремонта телевизора, при проверке выпаянного транзистора мультиметром, все переходы показывают нормальные значения, но в схеме он не работает. Выявить это можно только заменой.

Составной транзистор проверяется вставляя в отверстия на панели мультиметра или другого прибора. Для этого нужно знать какой проводимости он является и после этого уже вставлять, не забыв переключить в соответствующее положение тестер.

Проверить силовой транзистор, а так же строчный можно по этой же методике исследуя переходы Б-К, Б-Э, К-Э, но так как в этих транзисторах в большинстве случаев имеются встроенные диоды (К-Е) и сопротивления (Б-Э) все это нужно учитывать. При незнакомом элементе лучше посмотреть его даташит.

Как проверить на плате

Проверить транзистор на плате можно аналогичным способом, но в некоторых случаях установленные рядом в обвязке резисторы с малым сопротивлением, дроссели или трансформаторы могут вносить ложные значения. Поэтому лучше иметь специальные приборы предназначенные для таких проверок, типа ESR-mikro v4.0.

Проверить биполярный транзистор не выпаивая может ESR-mikro v4.0

Проверка полевого

Оценить исправность полевого транзистора сложно и если с мощными это вполне безопасно, то с маломощными — труднее. Дело в том что эти элементы управляются по затвору напряжением и легко пробиваются статическим напряжением.

Работоспособность полевых транзисторов проверяется с осторожностью, желательно на антистатическом столе с антистатическим браслетом на руке (хотя по большей части это касается маломощных элементов).

Сами по себе переходы покажут бесконечное сопротивление, но как видно из предложенных выше сильноточный полевой транзистор имеет диод, его можно проверить. Показатель того, что нет короткого замыкания, это уже хороший знак.

Переводим прибор в режим «прозвонки» диодов и вводим полевой тр-тор в режим насыщения. Если он N-типа, то минусом касаемся стока, а плюсом — затвора. Исправный транзистор должен открыться. Далее плюсовой, не отрывая минусового, переводим на исток, мультиметр покажет какое-то сопротивление. Далее нужно запереть радиодеталь. Не отрывая «плюса» от истока, минусовым нужно коснуться затвора и возвратить на сток. Транзистор будет заперт.

Для элементов P- типа щупы меняем местами.

Современные электронные мультиметры имеют специализированные коннекторы для проверки различных радиодеталей, включая транзисторы.

Это удобно, однако, проверка не совсем корректная. Радиолюбители со стажем помнят, как проверить транзистор тестером со стрелочной индикацией. Техника проверки на цифровых приборах не изменилась. Для точного определения состояния полупроводникового прибора, каждые его элемент тестируется отдельно.

Классика вопроса: как проверить биполярный транзистор мультиметром

Этот популярный проводник выполняет две задачи:

  • Режим усиления сигнала. Получая команду на управляющие выводы, прибор дублирует форму сигнала на рабочих контактах, только с большей амплитудой;
  • режим ключа. Подобно водопроводному крану, полупроводник открывает или закрывает путь электрическому току по команде управляющего сигнала.

Полупроводниковые кристаллы соединены в корпусе, образуя p-n переходы . Такая же технология применяется в диодах. По сути – биполярный транзистор состоит из двух диодов, соединенных в одной точке одноименными выводами.
Чтобы понять, как проверить транзистор мультиметром, рассмотрим отличие pnp и npn структуры.

Так называемый «прямой» (см. фото)


С обратным переходом, как изображено на фото


Разумеется, если вы спаяете диоды так, как показано на условной схеме – транзистор не получится. Но с точки зрения проверки исправности – можно представить, что у вас обычные диоды в одном корпусе.

То есть, положив перед собой схему полупроводниковых переходов, вы легко определите не только исправность детали в целом, но и локализуете конкретный неисправный p-n переход. Это поможет понять причину поломки, ведь полупроводник работает не автономно, а в составе электросхемы.

Как проверить биполярный транзистор мультиметром – видео.

Возникает резонный вопрос: Как определить маркировку выводов транзистора, не имея каталога? Такая практика пригодится не только для проверки радиодеталей. При сборке монтажной платы, незнание конструкции транзистора приведет к его перегоранию.

Такие полупроводниковые элементы, как транзисторы, являются неотъемлемой частью практически всех электронных схем – от радиоприемников до системных плат сверхсложных вычислительных центров. Проверка этого элемента на работоспособность – операция, которую обязан уметь выполнять любой человек, так или иначе занимающийся ремонтом электронных плат, будь он профессиональный ремонтник или любитель.

Для осуществления этой операции можно применять специальный тестер транзисторов, но если его нет под рукой, или в его надежности есть сомнения, можно воспользоваться самым обыкновенным мультиметром. Даже те модели, которые не имеют специального гнезда для проверки биполярных или полевых транзисторов, могут быть использованы для точной проверки. Для этого мультиметр выставляется в режим максимального сопротивления, либо «прозвонки», если таковой есть.

Общий алгоритм проверки

Как проверить транзистор мультиметром? В общем и целом алгоритм выглядит так:

Дальнейшие действия по проверке будут зависеть от того, какого типа элемент требуется проверить. В основном в электронике применяются полупроводниковые элементы двух видов – биполярный и полевой.

Биполярный

Как проверить биполярный транзистор мультиметром? В первую очередь нужно выяснить, к какому из двух подтипов – npn или pnp он относится. Для этого вспомним, что же вообще такое биполярный транзистор.

Это полупроводниковый элемент, в котором реализован так называемый npn или pnp переход. N-p-n – это переход «электрон — дырка — электрон», p-n-p, соответственно, наоборот, «дырка — электрон — дырка». Конструктивно он состоит из трех частей – эмиттера, коллектора и базы. Фактически биполярник – это два сопряженных обыкновенных диода, у которых база является общей точкой соединения.

На схеме pnp транзистор отличается от своего npn-собрата направлением стрелки в круге – стрелки эмиттерного перехода. У схемы p-n-p она направлена к базе, у n-p-n – наоборот.

Эту разницу нужно знать для проверки биполярного транзистора. Pnp-схема открывается приложением к базе отрицательного напряжения, npn – положительного. Но перед этим необходимо выяснить, какой из контактов проверяемого транзистора является базой, какой эмиттером, а какой коллектором.

Обратите внимание, что определить описанным ниже способом, какой из контактов – база, а какие – эмиттер и коллектор, можно только у исправного элемента. Сам по себе факт прохождения транзистором этой проверки говорит о том, что он, скорее всего, исправен.

Инструкция здесь может быть следующая:

  1. красный (плюсовой) щуп подключается к первому попавшемуся выводу, например левому, черным (минусовым) поочередно касаются центрального и правого. Фиксируют значение «1» на центральном, и 816 Ом, например, на правом;
  2. красный щуп мультиметра закорачивают с центральным контактом, черный – поочередно с боковыми. Прибор выдает «1» на левом и какое-либо значение, допустим, 807 – на правом;
  3. при контакте красного щупа мультиметра с правым выводом, а черного – с левым и центральным получаем в обоих случаях «1». Это означает, что база определена – это и есть правый контакт транзистора. А сам транзистор – pnp-типа.

В принципе, этого достаточно, чтобы сказать, что транзистор исправен. Теперь, чтобы проверить его структуру и конкретное расположение эмиттера и коллектора, закорачиваем черный (минусовой) щуп мультиметра с базой, а красный – по очереди с левым и центральным контактом.

Тот контакт, что дает меньшую величину сопротивления, будет коллекторным (в нашем случае 807 Ом). Тот, что большую – 816 Ом – является эмиттерным.

Проверка транзистора npn типа происходит так же, только к базе прикладывается плюсовой контакт.

Это способ проверки p-n переходов между базой и коллектором и базой и эмиттером. Показания мультиметра могут быть разными, в зависимости от типа транзистора, но всегда будут лежать в пределах 500-1200 Ом. Для завершения испытания коснитесь щупами эмиттера и коллектора. Исправный элемент при этом будет выдавать бесконечно большое сопротивление вне зависимости от своего типа, как бы вы ни меняли полярность. Если значение на экране отличается от «1» — один из переходов пробит, деталь непригодна к работе.

Проверка без выпаивания

Если у вас нет уверенности, что проверять нужно именно этот транзистор, измерить его параметры можно и на плате, не выпаивая. Но при этом мультиметр должен показывать значения в пределах 500-1200 Ом. Если они измеряются единицами или даже десятками Ом – схема зашунтирована низкоомными резисторами. Для точной проверки транзистор придется выпаять.

Полевой

Полевой, он же – mosfet транзистор отличается от биполярного тем, что в нем может протекать либо только положительный заряд, либо только отрицательный («дырка» или электрон). Его контакты имеют иное значение – затвор, сток, исток.

Как проверить полевой транзистор мультиметром? Методика проверки почти та же, что и в предыдущем случае, но предварительно, во избежание выхода элемента из строя, необходимо снять с себя заряд статического электричества, так как полевик очень чувствителен к статике. Используйте антистатический браслет либо просто коснитесь рукой заземленного металлического элемента, например корпуса приборного шкафа.

Полевики всегда имеют небольшую проводимость между стоком и истоком, которая выявляется на экране мультиметра как сопротивление порядка 400-700 Ом. Если поменять полярность, сопротивление незначительно изменится, возрастет или упадет на 40-60 Ом. Перед этим необходимо закоротить исток и сток между собой, чтобы «обнулить» емкости переходов.

Если при проверке с помощью мультиметра между истоком и стоком обнаруживается бесконечно большое сопротивление, полевой транзистор неисправен.
Между истоком и затвором либо стоком и затвором также будет обнаруживаться проводимость, но только в одну сторону. Плюс, приложенный к затвору, а минус – к истоку, вызовет открытие перехода и, соответственно, значение на экране в границах 400-700 Ом. Обратная схема – плюс к истоку, минус к затвору – у исправного полевика даст «1», то есть. очень большое сопротивление.

Проверка линии сток-затвор проходит аналогично. Если же линия исток-затвор или сток-затвор имеет проводимость в обе стороны, это значит, что полевой транзистор пробит.

В заключение надо сказать несколько слов о составном типе. Составной транзистор – это элемент, соединяющий в себе два обычных биполярных транзистора (иногда три и более). Проверка мультиметром производится аналогично методологии для простого «биполярника».

Как проверить транзистор мультиметром: видео с инструкцией

Транзистор является наиболее популярным активным компонентом, входящим в состав электрических схем. У любого, кто интересуется электроникой, время от времени возникает необходимость проверить подобный элемент. Особенно часто проверку приходится делать начинающим радиолюбителям, которые в своих схемах используют транзисторы, бывшие в употреблении, например, выпаянные из старых плат. Для «прозвонки» можно использовать специальные приборы-тестеры, позволяющие измерять параметры транзисторов, чтобы потом их можно было сравнить их с указанными в справочнике. Однако для элементов, входящих в любительскую схему достаточно выполнить проверку по правилу: «исправен, неисправен». Эта статья рассказывает, как проверить транзистор мультиметром именно по такому методу тестирования.

Подготовка инструментов

У каждого современного радиолюбителя есть универсальный инструмент под названием цифровой мультиметр. Он позволяет измерять постоянные и переменные токи и напряжение, сопротивление элементов. Он также позволяет проверить работоспособность элементов схемы. Рядом с переключателем в режим «прозвонки», как правило, нарисован диод и динамик (см. фото на рис. 1).

Рисунок 1 – Лицевая панель мультиметра

Перед проверкой элемента необходимо убедиться в работоспособности самого мультиметра:

  1. Батарея должна быть заряжена.
  2. При переключении в режим проверки полупроводников дисплей должен отображать цифру 1.
  3. Щупы должны быть исправны, т. к. большинство приборов – китайские, и разрыв провода в них является очень частым явлением. Проверить их нужно, прислонив кончики щупов друг к другу: в этом случае на дисплее отобразятся нули и раздастся писк – прибор и щупы исправны.
  4. Щупы подключаются согласно цветовой маркировке: красный щуп — в красный разъем, черный – в черный разъем с надписью COM.

Если Вы не знаете, как использовать данный прибор, рекомендуем прочитать подробную инструкцию для чайников о том, как пользоваться мультиметром!

Технологии проверки

Биполярный

Структура биполярного транзистора (БТ) включает в себя 2 p-n или 2 n-p перехода. Выводы этих переходов называются эмиттером и коллектором. Вывод срединного слоя называется базой. Упрощенно БТ можно представить как два включенных встречно диода, как изображено на рисунке 2.

Рисунок 2 – NPN модель и ее диодный «аналог»

Проверить биполярный транзистор мультиметром не сложно, в чем Вы сейчас и убедитесь. Как известно основным свойством p-n перехода является его односторонняя проводимость. При подключении положительного (красный) щупа к аноду, а черного к катоду на дисплее мультиметра будет отображена величина прямого напряжения на переходе в милливольтах. Величина напряжения зависит от типа полупроводника: для германиевых диодов это напряжение будет порядка 200–300 мВ, а для кремниевых от 600 до 800 мВ. В обратном направлении диод ток не пропускает, поэтому если поменять щупы местами, то на дисплее будет отображена 1, свидетельствующая о бесконечно большом сопротивлении.

Если же диод «пробит», то скорей всего раздастся звуковой сигнал, причем в обоих направлениях. В случае если диод «в обрыве», то на индикаторе, так и будет отображаться единица.

Таким образом, суть проверки исправности транзистора заключается в «прозвонке» p-n переходов база-коллектор, база-эмиттер и эмиттер-коллектор в прямом и обратном включении:

  • База-коллектор: Красный щуп подключается к базе, черный к коллектору. Соединение должно работать как диод и проводить ток только в одном направлении.
  • База-эмиттер: Красный щуп остается подключенным к базе, черный подключается к эмиттеру. Аналогично предыдущему пункту соединение должно проводить ток только при прямом включении.
  • Эмиттер-коллектор: У исправного перехода сопротивление данного участка стремится к бесконечности, о чем будет говорить единица на индикаторе.

При проверке работоспособности pnp типа «диодный» аналог будет выглядеть также, но диоды будут подключены наоборот. В этом случае черный щуп подключается к базе. Переход эмиттер-коллектор проверяется аналогично.

На видео ниже наглядно показывается проверка биполярного транзистора мультиметром:

Полевой

Полевые транзисторы (ПТ) или «полевики» используются в блоках питания, мониторах, аудио и видеотехнике. Поэтому с необходимостью проверки более часто сталкиваются мастера по ремонту аппаратуры. Самостоятельно проверить такой элемент в домашних условиях можно также с помощью обычного мультиметра.

На рисунке 3 представлена структурная схема ПТ. Выводы Gate (затвор), Drain (сток), Source (исток) могут располагаться по-разному. Очень часто производители маркируют их буквами. Если маркировка отсутствует, то необходимо свериться со справочными данными, предварительно узнав наименование модели.

Рисунок 3 – Структурная схема ПТ

Стоит иметь в виду, что при ремонте аппаратуры, в которой стоят ПТ, часто возникает задача проверки работоспособности и целостности без выпаивания элемента из платы. Чаще всего выходят из строя мощные полевые транзисторы, устанавливаемые в импульсные блоки питания. Также следует помнить, что «полевики» крайне чувствительны к статическим разрядам. Поэтому перед тем, как проверить полевой транзистор не выпаивая, необходимо надеть антистатический браслет и соблюдать технику безопасности.

Рисунок 4 – Антистатический браслет

Проверить ПТ мультиметром можно по аналогии с прозвонкой переходов биполярного транзистора. У исправного «полевика» между выводами бесконечно большое сопротивление вне зависимости от приложенного тестового напряжения. Однако, имеются некоторые исключения: если приложить положительный щуп тестера к затвору, а отрицательный – к истоку, то зарядится затворная емкость, и переход откроется. При замере сопротивления между стоком и истоком мультиметр может показать некоторое значение сопротивления. Неопытные мастера часто принимают подобное явление как признак неисправности. Однако, это не всегда соответствует реальности. Необходимо перед проверкой канала сток-исток замкнуть накоротко все выводы ПТ, чтобы разрядились емкости переходов. После этого их сопротивления снова станут большими, и можно повторно проверить работает транзистор или нет. Если подобная процедура не помогает, то элемент считается нерабочим.

«Полевики», стоящие в мощных импульсных блоках питания часто имеют внутренний диод на переходе сток-исток. Поэтому этот канал при проверке ведет себя как обычный полупроводниковый диод. Во избежание ложной ошибки необходимо перед тем, как проверить транзистор мультиметром, удостовериться в наличии внутреннего диода. Следует поменять местами щупы тестера. В этом случае на экране должна отобразиться единица, что свидетельствует о бесконечном сопротивлении. Если этого не происходит, то, скорее всего, ПТ «пробит».

Технология проверки полевого транзистора показана на видео:

Составной

Типовой составной транзистор или схема Дарлингтона изображена на рисунке 5. Эти 2 элемента расположены в одном корпусе. Внутри также находится нагрузочный резистор. У такой модели аналогичные выводы, что и у биполярного. Нетрудно догадаться, что проверить составной транзистор мультиметром можно точно также, как и БТ. Следует отметить, что некоторые типы цифровых мультиметров в режиме тестирования имеют на клеммах напряжение меньшее 1,2 В, что недостаточно для открывания р-n перехода, и в этом случае прибор показывает разрыв в цепи.

Рисунок 5 – Схема Дарлингтона

Если после прочтения статьи Вы все же не до конца поняли, как проверить транзистор мультиметром, видео урок ниже позволит наглядно увидеть технологию проверки:

Таким образом, задача проверки данного элемента схемы сводится к последовательному «прозвону» p-n переходов, и если они исправны, то устройство можно считать рабочим. Надеемся, что теперь Вы знаете, как проверить транзистор мультиметром в домашних условиях!

Советуем прочитать:

Как проверить igbt транзистор мультиметром не выпаивая. Как проверить биполярный транзистор. Проверяем исправный транзистор

В технике и радиолюбительской практике часто применяются полевые транзисторы. Такие устройства отличаются от обычных, биполярных, транзисторов тем, что в них управление выходным сигналом осуществляется управляющим электрическим полем. Особенно часто используются полевые транзисторы с изолированным затвором.

Англоязычное обозначение таких транзисторов – MOSFET, что означает «управляемый полем металло-оксидный полупроводниковый транзистор». В отечественной литературе эти приборы часто называют МДП или МОП транзисторами. В зависимости от технологии изготовления такие транзисторы могут быть n- или p-канальными.

Транзистор n-канального типа состоит из кремниевой подложки с p-проводимостью, n-областей, получаемых путем добавления в подложку примесей, диэлектрика, изолирующего затвор от канала, расположенного между n-областями. К n-областям подсоединяются выводы (исток и сток). Под действием источника питания из истока в сток по транзистору может протекать ток. Величиной этого тока управляет изолированный затвор прибора.

При работе с полевыми транзисторами необходимо учитывать их чувствительность к воздействию электрического поля. Поэтому хранить их надо с закороченными фольгой выводами, а перед пайкой необходимо закоротить выводы проволочкой. Паять полевые транзисторы надо с использованием паяльной станции, которая обеспечивает защиту от статического электричества.

Прежде, чем начать проверку исправности полевого транзистора, необходимо определить его цоколевку. Часто на импортном приборе наносятся метки, определяющие соответствующие выводы транзистора.

Буквой G обозначается затвор прибора, буквой S – исток, а буквой D- сток.

При отсутствии цоколевки на приборе необходимо посмотреть ее в документации на данный прибор.

Схема проверки полевого транзистора n-канального типа мультиметром

Перед тем, как проверить исправность полевого транзистора, необходимо учитывать, что в современных радиодеталях типа MOSFET между стоком и истоком есть дополнительный диод. Этот элемент обычно присутствует на схеме прибора. Его полярность зависит от типа транзистора.

Общие правила в том, гласят начать процедуру с определения работоспособности самого измерительного прибора. Убедившись, что тот работает безошибочно, переходят к дальнейшим измерениям.

Выводы:

  1. Полевые транзисторы типа MOSFET широко используются в технике и радиолюбительской практике.
  2. Проверку работоспособности таких транзисторов можно осуществить с помощью мультиметра, следуя определенной методике.
  3. Проверка p-канального полевого транзистора мультиметром осуществляется таким же образом, что и n-канального транзистора, за исключением того, что следует изменить полярность подключения проводов мультиметра на обратную.

Видео о том, как проверить полевой транзистор

Как проверить транзистор? (Или как прозвонить транзистор) Такой вопрос, к сожалению, рано или поздно возникает у всех. Транзистор может быть повреждён перегревом при пайке либо неправильной эксплуатацией. Если есть подозрение на неисправность, есть два лёгких способа проверить транзистор.

Как проверить транзистор мультиметром (тестером)

Проверка транзистора мультиметром (тестером) (прозвонка транзистора ) производится следующим образом.
Для лучшего понимания процесса на рисунке изображён “диодный аналог” npn-транзистора . Т.е. транзистор как бы состоит из двух диодов . Тестер устанавливается на прозвонку диодов и прозванивается каждая пара контактов в обоих направлениях. Всего шесть вариантов.

  • База – Эмиттер (BE)
  • База – Коллектор (BC) : соединение должно вести себя как диод и
    проводить ток только в одном направлении.
  • Эмиттер – Коллектор (EC) : соединение не должно проводить ток ни в каком направлении.

При прозвонке pnp-транзистора “диодный аналог” будет выглядеть также, но с перевёрнутыми диодами. Соответственно направление прохождения тока будет обратное, но также, только в одном направлении, а в случае “Эмиттер – Коллектор” – ни в каком направлении.

Соберите схему с транзистором, как показано на рисунке. В этой схеме транзистор работает как “ключ”. Такая схема может быть быстро собрана на монтажной печатной плате, например. Обратите внимание на 10Ком резистор , который включается в базу транзистора. Это очень важно, иначе транзистор “сгорит” во время проверки.

Если транзистор исправен, то при нажатии на кнопку светодиод должен загораться и при отпускании – гаснуть.

Эта схема для проверки npn-транзисторов. Если необходимо проверить pnp-транзистор, в этой схеме надо поменять местами контакты светодиода и подключить наоборот источник питания.

Таким образом, можно сказать, что проверка транзистора мультиметром более проста и удобна. К тому же, существуют мультиметры с функцией проверки транзисторов. Они показывают ток базы, ток коллектора и даже коэффициент усиления транзистора.

И помните, никто не умирает так быстро и так бесшумно, как транзистор.

Перед тем как собрать какую-то схему или начать ремонт электронного устройства необходимо убедиться в исправности элементов, которые будут установлены в схему. Даже если эти элементы новые, необходимо быть уверенным в их работоспособности. Обязательной проверке подлежат и такие распространенные элементы электронных схем как транзисторы.

Для проверки всех параметров транзисторов существуют сложные приборы. Но в некоторых случаях достаточно провести простую проверку и определить годность транзистора. Для такой проверки достаточно иметь мультиметр.

В технике используются различные виды транзисторов – биполярные, полевые, составные, многоэмиттерные, фототранзисторы и тому подобные. В данном случае будут рассматриваться наиболее распространенные и простые — биполярные транзисторы.

Такой транзистор имеет 2 р-n перехода. Его можно представить как пластину с чередующимися слоями с разными типами проводимости. Если в крайних областях полупроводникового прибора преобладает дырочная проводимость (p), а в средней – электронная проводимость (n), то прибор называется транзистор р-n-p. Если наоборот, то прибор называется транзистором типа n-p-n. Для разных видов биполярных транзисторов меняется полярность источников питания, которые подключаются к нему в схемах.

Наличие в транзисторе двух переходов позволяет представить в упрощенном виде его эквивалентную схему как последовательное соединение двух диодов.

При этом для p-n-p прибора в эквивалентной схеме между собой соединены катоды диодов, а для n-p-n прибора – аноды диодов.

В соответствии с этими эквивалентными схемами и производится проверка биполярного транзистора мультиметром на исправность.

Порядок проверки устройства — следуем по инструкции

Процесс измерений состоит из следующих этапов:

  • проверка работы измерительного прибора;
  • определение типа транзистора;
  • измерение прямых сопротивлений эмиттерного и коллекторного переходов;
  • измерение обратных сопротивлений эмиттерного и коллекторного переходов;
  • оценка исправности транзистора.

Перед тем, как проверить биполярный транзистор мультиметром, необходимо убедиться в исправности измерительного прибора. Для этого вначале надо проверить индикатор заряда батареи мультиметра и, при необходимости, заменить батарею. При проверке транзисторов важна будет полярность подключения. Надо учитывать, что у мультиметра на выводе «COM» имеется отрицательный полюс, а на выводе «VΩmA» – плюсовой. Для определенности к выводу «COM» желательно подключить щуп черного цвета, а к выводу «VΩmA» -красного.

Чтобы к выводам транзистора подключить щупы мультиметра правильной полярности, необходимо определить тип прибора и маркировку его выводов. С этой целью необходимо обратиться к справочнику или найти описание транзистора в Интернете.

На следующем этапе проверки переключатель операций мультиметра устанавливается в положение измерения сопротивлений. Выбирается предел измерения в «2к».

Перед тем, как проверить pnp транзистор мультиметром, надо минусовой щуп подключить к базе устройства. Это позволит измерить прямые сопротивления переходов радиоэлемента типа p-n-p. Плюсовой щуп подключается по очереди к эмиттеру и коллектору. Если сопротивления переходов равны 500-1200 Ом, то эти переходы исправны.

При проверке обратных сопротивлений переходов к базе транзистора подключается плюсовой щуп, а минусовой по очереди подключается к эмиттеру и коллектору.

Если эти переходы исправны, то в обоих случаях фиксируется большое сопротивление.

Проверка npn транзистора мультиметром происходит по такой же методике, но при этом полярность подключаемых щупов меняется на противоположную. По результатам измерений определяется исправность транзистора:

  1. если измеренные прямое и обратное сопротивления перехода большие, то это значит, что в приборе имеется обрыв;
  2. если измеренные прямое и обратное сопротивления перехода малы, то это означает, что в приборе имеется пробой.

В обоих случаях транзистор является неисправным.

Оценка коэффициента усиления

Характеристики транзисторов обычно имеют большой разброс по величине. Иногда при сборке схемы требуется использовать транзисторы, у которых имеется близкий по величине коэффициент усиления по току. Мультиметр позволяет подобрать такие транзисторы. Для этого в нем имеется режим переключения «hFE» и специальный разъем для подключения выводов транзисторов 2 типов.

Подключив в разъем выводы транзистора соответствующего типа можно увидеть на экране величину параметра h31.

Выводы :

  1. С помощью мультиметра можно определить исправность биполярных транзисторов.
  2. Для проведения правильных измерений прямого и обратного сопротивлений переходов транзистора необходимо знать тип транзистора и маркировку его выводов.
  3. С помощью мультиметра можно подобрать транзисторы с желаемым коэффициентом усиления.

Видео о том, как проверить транзистор мультиметром

Перед началом ремонта электронного прибора или сборки схемы стоит убедиться в исправном состоянии всех элементов, которые будут устанавливаться. Если используются новые детали, необходимо убедиться в их работоспособности. Транзистор является одним из главных составляющих элементов многих электросхем, поэтому его следует прозвонить в первую очередь. Как проверить мультиметром транзистор подробно расскажет данная статья.

Главным компонентом в любой электросхеме является транзистор, который под влиянием внешнего сигнала управляет током в электрической цепи. Транзисторы делятся на два вида: полевые и биполярные.

Биполярный транзистор имеет три вывода: база, эмиттер и коллектор. На базу подается ток небольшой величины, который вызывает изменение в зоне эмиттер-коллектор сопротивления, что приводит к изменению протекающего тока. Ток протекает в одном направлении, которое определяется типом перехода и соответствует полярности подключения.

Транзистор данного типа оснащен двумя p-n переходами. Когда в крайней области прибора преобладает электронная проводимость (n), а в средней – дырочная (p), то транзистор называется n-p-n (обратная проводимость). Если наоборот, тогда прибор именуется транзистором типа p-n-p (прямая проводимость).

Полевые транзисторы имеют характерные отличия от биполярных. Они оснащены двумя рабочими выводами – истоком и стоком и одним управляющим (затвором). В данном случае на затвор воздействует напряжение, а не ток, что характерно для биполярного типа. Электрический ток проходит между истоком и стоком с определенной интенсивностью, которая зависит от сигнала. Этот сигнал формируется между затвором и истоком или затвором и стоком. Транзистор такого типа может быть с управляющим p-n переходом или с изолированным затвором. В первом случае рабочие выводы подключаются к полупроводниковой пластине, которая может быть p- или n-типа.

Главной особенностью полевых транзисторов является то, что их управление обеспечивается не при помощи тока, а напряжения. Минимальное использование электроэнергии позволяет его применять в радиодеталях с тихими и компактными источниками питания. Такие устройства могут иметь разную полярность.

Как проверить мультиметром транзистор

Многие современные тестеры оснащены специализированными коннекторами, которые используются для проверки работоспособности радиодеталей, в том числе и транзисторов.

Чтобы определить рабочее состояние полупроводникового прибора, необходимо протестировать каждый его элемент. Биполярный транзистор имеет два р-n перехода в виде диодов (полупроводников), которые встречно подключены к базе. Отсюда один полупроводник образовывается выводами коллектора и базы, а другой эмиттера и базы.

Используя транзистор для сборки монтажной платы необходимо четко знать назначение каждого вывода. Неправильное размещение элемента может привести к его перегоранию. При помощи тестера можно узнать назначение каждого вывода.

Важно! Данная процедура возможна лишь для исправного транзистора.

Для этого прибор переводится в режим измерения сопротивления на максимальный предел. Красным щупом следует коснуться левого контакта и измерить сопротивление на правом и среднем выводах. Например, на дисплее отобразились значения 1 и 817 Ом.

Затем красный щуп следует перенести на середину, и с помощью черного измерить сопротивления на правом и левом выводах. Здесь результат может быть: бесконечность и 806 Ом. Красный щуп перевести на правый контакт и произвести замеры оставшейся комбинации. Здесь в обоих случаях на дисплее отобразится значение 1 Ом.

Делая вывод из всех замеров, база располагается на правом выводе. Теперь для определения других выводов необходимо черный щуп установить на базу. На одном выводе показалось значение 817 Ом – это эмиттерный переход, другой соответствует 806 Ом, коллекторный переход.

Важно! Сопротивление эмиттерного перехода всегда будет больше, чем коллекторного.

Как прозвонить мультиметром транзистор

Чтобы убедиться в исправном состоянии устройства достаточно узнать прямое и обратное сопротивление его полупроводников. Для этого тестер переводится в режим измерения сопротивления и устанавливается на предел 2000. Далее следует прозвонить каждую пару контактов в обоих направлениях. Так выполняется шесть измерений:

  • соединение «база-коллектор» должно проводить электрический ток в одном направлении;
  • соединение «база-эмиттер» проводит электрический ток в одном направлении;
  • соединение «эмиттер-коллектор» не проводит электрический ток в любом направлении.

Как прозванивать мультиметром транзисторы, проводимость которых p-n-p (стрелка эмиттерного перехода направлена к базе)? Для этого необходимо черным щупом прикоснуться к базе, а красным поочередно касаться эмиттерного и коллекторного переходов. Если они исправны, то на экране тестера будет отображаться прямое сопротивление 500-1200 Ом.

Для проверки обратного сопротивления красным щупом следует прикоснуться к базе, а черным поочередно к выводам эмиттера и коллектора. Теперь прибор должен показать на обоих переходах большое значение сопротивления, отобразив на экране «1». Значит, оба перехода исправны, а транзистор не поврежден.

Такая методика позволяет решить вопрос: как проверить мультиметром транзистор, не выпаивая его из платы. Это возможно благодаря тому, что переходы устройства не зашунтированы низкоомными резисторами. Однако, если в ходе замеров тестер будет показывать слишком маленькие значения прямого и обратного сопротивления эммитерного и коллекторного переходов, транзистор придется выпаять из схемы.

Перед тем как проверить мультиметром n-p-n транзистор (стрелка эмиттерного перехода направлена от базы), красный щуп тестера для определения прямого сопротивления подключается к базе. Работоспособность устройства проверяется таким же методом, что и транзистор с проводимостью p-n-p.

О неисправности транзистора свидетельствует обрыв одного из переходов, где обнаружено большое значение прямого или обратного сопротивления. Если это значение равно 0, переход находится в обрыве и транзистор неисправен.

Такая методика подходит исключительно для биполярных транзисторов. Поэтому перед проверкой необходимо убедиться, не относиться ли он к составному или полевому устройству. Далее необходимо проверить между эмиттером и коллектором сопротивление. Замыканий здесь быть не должно.

Если для сборки электрической схемы необходимо использовать транзистор, имеющий приближенный по величине тока коэффициент усиления, с помощью тестера можно определить необходимый элемент. Для этого тестер переводится в режим hFE. Транзистор подключается в соответствующий для конкретного типа устройства разъем, расположенный на приборе. На экране мультиметра должна отобразиться величина параметра h31.

Как проверить мультиметром тиристор? Он оснащен тремя p-n переходами, чем отличается от биполярного транзистора. Здесь структуры чередуются между собой на манер зебры. Главных отличием его от транзистора является то, что режим после попадания управляющего импульса остается неизменным. Тиристор будет оставаться открытым до того момента, пока ток в нем не упадет до определенного значения, которое называется током удержания. Использование тиристора позволяет собирать более экономичные электросхемы.

Мультиметр выставляется на шкалу измерения сопротивления в диапазон 2000 Ом. Для открытия тиристора черный щуп присоединяется к катоду, а красный к аноду. Следует помнить, что тиристор может открываться положительным и отрицательным импульсом. Поэтому в обоих случаях сопротивление устройства будет меньше 1. Тиристор остается открытым, если ток управляющего сигнала превышает порог удержания. Если ток меньше, то ключ закроется.

Как проверить мультиметром транзистор IGBT

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) является трехэлектродным силовым полупроводниковым прибором, в котором по принципу каскадного включения соединены два транзистора в одной структуре: полевой и биполярный. Первый образует канал управления, а второй – силовой канал.

Чтобы проверить транзистор, мультиметр необходимо перевести в режим проверки полупроводников. После этого при помощи щупов измерить сопротивление между эмиттером и затвором в прямом и обратном направлении для выявления замыкания.

Теперь красный провод прибора соединить с эмиттером, а черным коснуться кратковременно затвора. Произойдет заряд затвора отрицательным напряжением, что позволит транзистору оставаться закрытым.

Важно! Если транзистор оснащен встроенным встречно-параллельным диодом, который анодом подключен к эмиттеру транзистора, а катодом к коллектору, то его необходимо прозвонить соответствующим образом.

Теперь необходимо убедиться в функциональности транзистора. Сначала стоит зарядить положительным напряжением входную емкость затвор-эмиттер. С этой целью одновременно и кратковременно красным щупом следует прикоснуться к затвору, а черным к эмиттеру. Теперь необходимо проверить переход коллектор-эмиттер, подключив черный щуп к эмиттеру, а красный к коллектору. На экране мультиметра должно отобразиться незначительное падение напряжения в 0,5-1,5 В. Эта величина на протяжении нескольких секунд должна оставаться стабильной. Это свидетельствует о том, что во входной емкости транзистора утечки нет.

Полезный совет! Если напряжения мультиметра недостаточно для открытия IGBT транзистора, тогда для заряда его входной емкости можно использовать источник постоянного напряжения в 9-15 В.

Как проверить мультиметром полевой транзистор

Полевые транзисторы проявляют высокую чувствительность к статическому электричеству, поэтому предварительно требуется организация заземления.

Перед тем как приступить к проверке полевого транзистора, следует определить его цоколевку. На импортных приборах обычно наносятся метки, которые определяют выводы устройства. Буквой S обозначается исток прибора, буква D соответствует стоку, а буква G – затвор. Если цоколевка отсутствует, тогда необходимо воспользоваться документацией к прибору.

Занимаясь ремонтом и конструированием электроники, частенько приходится проверять транзистор на исправность.

Рассмотрим методику проверки биполярных транзисторов обычным цифровым мультиметром, который есть практически у каждого начинающего радиолюбителя.

Несмотря на то, что методика проверки биполярного транзистора достаточно проста, начинающие радиолюбители порой могут столкнуться с некоторыми трудностями.

Об особенностях тестирования биполярных транзисторов будет рассказано чуть позднее, а пока рассмотрим самую простую технологию проверки обычным цифровым мультиметром.

Для начала нужно понять, что биполярный транзистор можно условно представить в виде двух диодов, так как он состоит из двух p-n переходов. А диод, как известно, это ничто иное, как обычный p-n переход.

Вот условная схема биполярного транзистора, которая поможет понять принцип проверки. На рисунке p-n переходы транзистора изображены в виде полупроводниковых диодов.

Устройство биполярного транзистора p-n-p структуры с помощью диодов изображается следующим образом.

Как известно, биполярные транзисторы бывают двух типов проводимости: n-p-n и p-n-p . Этот факт нужно учитывать при проверке. Поэтому покажем условный эквивалент транзистора структуры n-p-n составленный из диодов. Этот рисунок нам понадобиться при последующей проверке.

Транзистор со структурой n-p-n в виде двух диодов.

Суть метода сводиться к проверке целостности этих самых p-n переходов, которые условно изображены на рисунке в виде диодов. А, как известно, диод пропускает ток только в одном направлении. Если подключить плюс (+ ) к выводу анода диода, а минус (-) к катоду, то p-n переход откроется, и диод начнёт пропускать ток. Если проделать всё наоборот, подключить плюс (+ ) к катоду диода, а минус (-) к аноду, то p-n переход будет закрыт и диод не будет пропускать ток.

Если вдруг при проверке выясниться, что p-n переход пропускает ток в обоих направлениях, то значит он «пробит». Если же p-n переход не пропускает ток ни в одном из направлений, то значит переход в «обрыве». Естественно, что при пробое или обрыве хотя бы одного из p-n переходов транзистор работать не будет.

Обращаем внимание, что условная схема из диодов необходима лишь для более наглядного представления о методике проверки транзистора. В реальности транзистор имеет более изощрённое устройство.

Функционал практически любого мультиметра поддерживает проверку диода. На панели мультиметра режим проверки диода изображается в виде условного изображения, который выглядит вот так.

Думаю, уже понятно, что проверять транзистор мы будем как раз с помощью этой функции.

Небольшое пояснение. У цифрового мультиметра есть несколько гнёзд для подключения измерительных щупов. Три, а то и больше. При проверке транзистора необходимо минусовой щуп (чёрный ) подключить к гнезду COM (от англ. слова common – «общий»), а плюсовой щуп (красный ) в гнездо с обозначением буквы омега Ω , буквы V и, возможно, других букв. Всё зависит от функционала прибора.

Почему я так подробно рассказываю о том, как подключать измерительные щупы к мультиметру? Да потому, что щупы можно элементарно перепутать и подключить чёрный щуп, который условно считается «минусовым» к гнезду, к которому нужно подключить красный, «плюсовой» щуп. В итоге это вызовет неразбериху, и, как следствие, ошибки. Будьте внимательней!

Теперь, когда сухая теория изложена, перейдём к практике.

Какой мультиметр будем использовать?

Вначале проведём проверку кремниевого биполярного транзистора отечественного производства КТ503 . Он имеет структуру n-p-n . Вот его цоколёвка.

Для тех, кто не знает, что означает это непонятное слово цоколёвка , поясняю. Цоколёвка – это расположение функциональных выводов на корпусе радиоэлемента. Для транзистора функциональными выводами соответственно будут коллектор (К или англ.- С ), эмиттер (Э или англ.- Е ), база (Б или англ.- В ).

Сначала подключаем красный (+ ) щуп к базе транзистора КТ503, а чёрный (-) щуп к выводу коллектора. Так мы проверяем работу p-n перехода в прямом включении (т. е. когда переход проводит ток). На дисплее появляется величина пробивного напряжения. В данном случае оно равно 687 милливольтам (687 мВ).

Как видим, p-n переход между базой и эмиттером тоже проводит ток. На дисплее опять показывается величина пробивного напряжения равная 691 мВ. Таким образом, мы проверили переходы Б-К и Б-Э при прямом включении.

Чтобы удостовериться в исправности p-n переходов транзистора КТ503 проверим их и в, так называемом, обратном включении . В этом режиме p-n переход ток не проводит, и на дисплее не должно отображаться ничего, кроме «1 ». Если на дисплее единица «1 », то это означает, что сопротивление перехода велико, и он не пропускает ток.

Чтобы проверить p-n переходы Б-К и Б-Э в обратном включении, поменяем полярность подключения щупов к выводам транзистора КТ503. Минусовой («чёрный») щуп подключаем к базе, а плюсовой («красный») сначала подключаем к выводу коллектора…

…А затем, не отключая минусового щупа от вывода базы, к эмиттеру.

Как видим из фотографий, в обоих случаях на дисплее отобразилась единичка «1 », что, как уже говорилось, указывает на то, что p-n переход не пропускает ток. Так мы проверили переходы Б-К и Б-Э в обратном включении .

Если вы внимательно следили за изложением, то заметили, что мы провели проверку транзистора согласно ранее изложенной методике. Как видим, транзистор КТ503 оказался исправен.

Пробой P-N перхода транзистора.

В случае если какой либо из переходов (Б-К или Б-Э) пробиты, то при их проверке на дисплее мультиметра обнаружиться, что они в обоих направлениях, как в прямом включении, так и в обратном, показывают не пробивное напряжение p-n перехода, а сопротивление. Это сопротивление либо равно нулю «0» (будет пищать буззер), либо будет очень мало.

Обрыв P-N перехода транзистора.

При обрыве, p-n переход не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном направлении – на дисплее в обоих случаях будет «1 ». При таком дефекте p-n переход как бы превращается в изолятор.

Проверка биполярных транзисторов структуры p-n-p проводится аналогично. Но при этом необходимо сменить полярность подключения измерительных щупов к выводам транзистора. Вспомним рисунок условного изображения транзистора p-n-p в виде двух диодов. Если забыли, то гляньте ещё раз и вы увидите, что катоды диодов соединены вместе.

В качестве образца для наших экспериментов возьмём отечественный кремниевый транзистор КТ3107 структуры p-n-p. Вот его цоколёвка.

В картинках проверка транзистора будет выглядеть так. Проверяем переход Б-К при прямом включении.

Как видим, переход исправен. Мультиметр показал пробивное напряжение перехода – 722 мВ.

То же самое проделываем и для перехода Б-Э.

Как видим, он также исправен. На дисплее – 724 мВ.

Теперь проверим исправность переходов в обратном направлении – на наличие «пробоя» перехода.

Переход Б-К при обратном включении…

Переход Б-Э при обратном включении.

В обоих случаях на дисплее прибора – единичка «1 ». Транзистор исправен.

Подведём итог и распишем краткий алгоритм проверки транзистора цифровым мультиметром:

    Определение цоколёвки транзистора и его структуры;

    Проверка переходов Б-К и Б-Э в прямом включении с помощью функции проверки диода;

    Проверка переходов Б-К и Б-Э в обратном включении (на наличие «пробоя») с помощью функции проверки диода;

При проверке необходимо помнить о том, что кроме обычных биполярных транзисторов существуют различные модификации этих полупроводниковых компонентов. К таковым можно отнести составные транзисторы (транзисторы Дарлингтона), «цифровые» транзисторы, строчные транзисторы (так называемые “строчники”) и т. д.

Все они имеют свои особенности, как, например, встроенные защитные диоды и резисторы. Наличие этих элементов в структуре транзистора порой усложняют их проверку с помощью данной методики. Поэтому прежде чем проверить неизвестный вам транзистор желательно ознакомиться с документацией на него (даташитом). О том, как найти даташит на конкретный электронный компонент или микросхему, я рассказывал .

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Операционные системы

Устройство, принцип работы и различие N-P-N и P-N-P транзисторов | Энергофиксик

Существуют два основных вида транзисторов: полевые и биполярные. Биполярные транзисторы, в свою очередь, также разделяются на тип с P-N-P и N-P-N переходом. В этом материале я вам расскажу об устройстве биполярных транзисторов и мы поговорим о принципе работы и в чем их основное различие. Итак, поехали.

Немного истории

Согласно записям официальной истории дату 16. 12.1947 года можно считать официальным днем рожденья одного из главных элементов всей электроники современности. Именно в этот день был представлен общественности первый транзистор, который был собран тремя учеными, а именно: Д. Бардин, У. Шокли и У. Браттейн.

yandex.ru

yandex.ru

Появление биполярного транзистора позволило отказаться от использования электронных ламп. Вся современная электроника была бы невозможна без этого изделия. Вот такое важное открытие было совершено в середине 20-го столетия. Теперь от истории перейдем к нашим биполярным транзисторам.

Как устроен биполярный транзистор

Итак, биполярный транзистор схематически можно представить следующим образом:

Посмотрите внимательно на изображение, вам оно ничего не напоминает? Да, вы правы, если присмотреться и мысленно разделить зону N – перехода, то перед нами два соединенных между собой диода (запомните этот момент, в дальнейшем он нам понадобится).

Для определения какой проводимости перед нами диод, достаточно прочитать направление P-N перехода. На рисунке выше у нас проводимость типа P-N-P. Это означает, что перед нами транзистор прямой проводимости (так как принято считать, что ток проходит от плюса к минусу).

А вот у транзистора N-P-N типа проводимость обратная

Вы заметили, что в обоих вариантах исполнения присутствуют три вывода под названием:

Эмиттер (источник, генератор), База (основа) и Коллектор (сборщик, накопитель).

Схематическое обозначение транзисторов

Из всего выше написанного вы уже наверняка поняли, что есть транзисторы обратной и прямой последовательности, а это значит, что и на схемах такие элементы должны иметь различия. Давайте их рассмотрим.

Итак, обозначение транзистора прямой проводимости на схемах будет следующее:

А вот транзистор обратной проводимости обозначается уже так:

В старых советских мануалах транзисторы маркировались буквой «Т», а теперь обозначение сменили на «VT».

Как по схеме определить N-P-N или P-N-P транзистор перед вами

На самом деле определить по схеме тип биполярного транзистора довольно просто, достаточно помнить следующее правило:

Как известно в N – полупроводнике имеется большое количество свободных электронов, а в полупроводнике P–типа расположены «дырки» – положительно заряженные частицы. А по общепринятой теории ток протекает от «плюса» к «минусу».

Если вы посмотрите на схему, то увидите, что эмиттер изображен со стрелкой, которая либо направлена к базе либо от нее. Так вот если транзистор N-P-N типа, то есть база выполнена из P– полупроводника, то ток течет от базы (стрелка эмиттера от базы). Если же база выполнена из N – полупроводника, то ток (стрелка) втекает в базу.

Как работает P-N-P транзистор

С обозначением и устройством вроде все понятно, а вот как он работает давайте разбираться:

Давайте представим биполярный транзистор в виде водяной трубы с задвижкой с пружинным механизмом.

Как видно из рисунка сверху беспрепятственному протеканию воды по трубе мешает задвижка с пружинным механизмом, если мы приложим небольшое усилие (откроем задвижку сжав пружину), то вода беспрепятственно потечет по трубе. Если же мы отпустим пружину, то она распрямится и вернет задвижку на место, тем самым перекрыв трубу и поток воды будет остановлен.

Теперь вообразите, что данная труба – это транзистор P-N-P типа, значит его выводы можно представить следующим образом:

Получается, чтобы ток протекал от эмиттера к коллектору (напоминаю, что направление тока совпадает с направлением стрелки на эмиттере) нужно сделать так, чтобы ток выходил из базы, или говоря по простому: подать на базу минус.

Давайте наглядно проверим работу такого транзистора. Для этого возьмем КТ814Б и соберем простенькую схему с двумя источниками питания.

Для того, чтобы правильно подключить транзистор необходимо знать какой вывод является эмиттером, базой и коллектором. Для этого находим техническую документацию и определяем:

Лампочку я буду использовать самую обычную автомобильную, рассчитанную на 12 Вольт. Собранная схема будет выглядеть так:

Итак, чтобы наша схема заработала выставляем на источнике питания №2 12 Вольт. А на первом источнике питания начинаем очень плавно (с нуля) поднимать напряжение ровно до того момента, пока не загорится наша лампа.

Схема заработала при напряжении 0,66 Вольт на первом источнике.

То есть произошло “открытие” транзистора и через цепь эмиттер-коллектор начал проходить ток.

Иначе говоря, напряжение, которое открыло наш транзистор – это ни что иное как падение напряжения на P-N переходе база-эмиттер, которое как раз и находится в пределах от 0,5 до 0,7 В для кремниевых транзисторов.

А как дела обстоят с транзисторами, где используется N-P-N переход.

Принцип работы N-P-N транзистора

Если внимательно посмотреть на техническую документацию к транзистору КТ814Б, то можно найти запись о том, что комплиментарной парой к этому транзистору является КТ815Б, а он различается лишь тем что здесь используется N-P-N переход.

yandex.ru

yandex.ru

И схема подключения будет выглядеть так:

Посмотрите внимательно на эту схему и схему включения КТ814Б, вы ничего не заметили? Все верно, единственное различие между этими двумя транзисторами заключено в том, что транзистор с P-N-P переходом открывается “минусом” (так как на базу подается отрицательный потенциал), а вот транзистор N-P-N открывается “плюсом”.

Заключение

В этом материале мы с вами познакомились с устройством биполярных транзисторов, их устройстве и принципе работы, а также с тем как они обозначаются на схемах. Если статья оказалась вам интересна или полезна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!

Проверка диода – биполярного транзистора и диодного моста


Проверка диода осуществляется мультиметром с фунцией прозвонки полупроводников “Diode”. Подключаем плюсовой вывод мультиметра к аноду, а минусовый к катоду – при исправном диоде на дисплее прибора отобразится величина падения напряжения. Чаще всего показания мультиметра будут находится в диапазоне 0.200-0.700. После такой проверки меняем полярность подключения выводов диода и повторяем считывание показаний. Значение падения напряжения должно быть больше верхнего предела измерения мультиметра, т. е. близким к бесконечности. При неисправном “пробитом” диоде значение на дисплее будет 0.00 в обоих случаях.

 

Состояние транзистора, как правило, проверяют при помощи мультиметра, включенного по схеме омметра, или с помощью специального тестера с индикацией усиления транзистора(коэффициент передачи по току). В первом случае прежде всего необходимо определить расположение выводов и тип транзистора. Если они неизвестны, нужно сравнить транзистор с другими моделями, описанными в многочисленных специализированных изданиях и справочниках. В наиболее трудных случаях приходится действовать на ощупь (при этом нет никакого риска повредить прибор), пока не обнаружится подходящая конфигурация. Если определить ничего не удалось, скорее всего, транзистор неисправен.

Сначала необходимо сопоставить цвета измерительных щупов с полярностью напряжения на гнездах мультиметра. Если проверяют транзистор n-p-n типа, то положительный щуп подключают к базе и тестируют оба перехода: база-коллектор (В-С) и база-эмиттер (В-Е), которые должны пропускать ток (индикация в диапазоне между 0.600 и 0.800).


Аналогичная операция, на этот раз с отрицательным щупом, дает индикацию бесконечного сопротивления (переход не пропускает ток). С транзистором p-n-p типа производят те же действия, но тут они должны привести к противоположным результатам. Остается проверить переход коллектор-эмиттер, который не должен пропускать ток. Следует иметь в виду, что транзисторы Дарлингтона иногда имеют защитный диод. Переход, замкнутый накоротко, дает на индикаторе показание 0.00. Транзистор, не отпаянный от схемы, может выдать ошибочные показания из-за соединенных с ним компонентов. Если есть сомнения, лучше отпаять его полностью. Такую процедуру тестирования можно использовать для всех компонентов с полупроводниковыми переходами, например для диодов, светодиодов или оптопар (с обеих сторон).
Наконец, есть четырехэлектродные транзисторы, обычно имеющие два вывода базы. В этом случае применяется такая же процедура тестирования.

 

 


Диодный мост иногда нелегко протестировать из-за соединения с вторичной обмоткой трансформатора. В таком случае его необходимо предварительно демонтировать. При проверке диодных мостов надо присоединить один из измерительных щупов к отрицательному или положительному выходу моста и протестировать подключенные к этому выводу диоды.


Для проведения полной проверки необходимо выполнить восемь тестов. При этом полезно иметь под рукой эквивалентную схему, которая отражает внутреннее строение диодного моста.


Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00328803062439 секунд.

Типы корпусов импортных транзисторов и тиристоров

Корпус – это часть конструкции полупроводникового прибора, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями!

Ниже представлены наиболее распространенные серии корпусов импортных транзисторов и тиристоров.
Для просмотра чертежей корпусов транзисторов и тиристоров кликните на соответствующую типу корпуса картинку.

ADD-A-PAK

DIP4

ITO-220

MT-200

S6D

SC72

SC95

SC96

SOIC8

SOT23

SOT25

SOT32

SOT89

SOT343

SOT883

TO3

TO5

TO7

TO8

TO92

TO126

TO220-5

TO220FP

TO220I

TO-3P(H)IS

TO-3PFA

TO-3PFM

TO-3PH

TO-3PI

TO-3PL

TO-3PML

TO-66

TO-202

TO-247

TO-263

TO-267

 

Как определить выводы и тип транзистора с помощью цифрового мультиметра?

Требование к определению клемм (база, эмиттер и коллектор) и типа (PNP или NPN)

с помощью измерителя AVO, мультиметра или цифрового мультитестера, если мультитестер должен иметь функцию проверки диодов. Функция проверки диодов обычно обозначается символом диода, как показано на рисунке мультитестера ниже.



В качестве примера для измерения мы используем транзистор типа C945, который довольно широко используется.Мы научились определять клеммы и тип транзистора C945, и следующие шаги:

1. Измерение и создание таблиц измерений

  • Set Multitester поворотная ручка мультитестера на функцию проверки диодов
  • Представьте или опишите положение клеммы транзистор с порядковыми номерами 1, 2 и 3
  • Создайте таблицу с 6 единицами измерения точки измерения, т.е. 1-2, 1-3, 2-3, 2-1, 3-1 и 3-2
  • Укажите черный щуп или отрицательный щуп для первого номера и красный щуп или положительный щуп для второго номера, т. е. точки измерения 1-2, черный щуп в точке 1 и красный щуп в точке 2
  • Запись результаты каждого измерения

2.Определите клеммы и тип транзистора
В таблице измерений есть две точки измерения, которые дают результаты, а именно точки 1-3 при 0,720 В постоянного тока и точки 2-3 при 0,716 В постоянного тока (см. рисунок выше). Кстати, пора нам определить клеммы и тип транзистора:

  • База – это то же число, что и на двух точках измерения
  • Тип NPN или тип PNP, мы можем установить его, чтобы увидеть, какой зонд подключен к базе. Если базовая точка подключена к черному щупу, тогда транзистор типа PNP, а когда базовая точка подключена к красному щупу, тогда транзистор типа NPN
  • Прямое смещение эмиттер-база больше, чем коллектор-база, или EB > CB, то есть транзистор типа PNP.Прямое смещение база-эмиттер больше, чем база-коллектор, или BE > BC, то есть транзистор типа NPN

Получаем вывод:

  1. В точке 3 база транзистора C945
  2. база на красном щупе
  3. В точке 1 вывод эмиттера и в точке 2 вывод коллектора C945, т.к. точка 1-3 > 2-3
  4. Выводы и тип транзистора C945 как показано на рисунке ниже


Как определить транзисторы NPN и PNP с помощью мультиметра?

В более ранней статье мы изучили разницу между транзисторами PNP и NPN с несколькими спецификациями и символическим представлением.

В этой статье мы изучим проверку транзисторов с помощью цифрового мультиметра.

Определение транзисторов NPN и PNP с помощью мультиметра

Ниже приведены основные шаги, которые можно использовать для проверки типа транзистора.

  • Сначала подключите два щупа (т.е. положительный и отрицательный) к мультиметру.
  • Установите мультиметр в режим работы диода.

Примечание: Эти два шага являются общими для транзисторов PNP и NPN.

Действия по идентификации NPN-транзистора
  • Держите положительный щуп на базовой клемме (вывод 2) транзистора, а отрицательный щуп — на эмиттерной клемме (вывод 1) транзистора. После этого вы увидите показания напряжения на мультиметре.
  • Аналогично, оставьте положительный щуп в том же положении (т.е. на базовой клемме). И прикоснитесь отрицательным щупом к клемме коллектора (контакт-3) по отношению к базовой клемме (контакт-2). Вы получите показания напряжения на мультиметре.
Действия по идентификации PNP-транзистора
  • Положите положительный щуп на эмиттерную клемму (вывод 1) транзистора. И прикоснитесь отрицательным щупом к базовой клемме (вывод 2) транзистора. Таким образом, мультиметр покажет показания напряжения.
  • Аналогичным образом оставьте отрицательный щуп в том же положении (т. е. на базовой клемме). И подключите положительный щуп к клемме коллектора (контакт-3) по отношению к базовой клемме (контакт-2). Вы получите результат.

Примечание: Если положительный щуп подключен к аноду, а отрицательный щуп подключен к катоду, то показания автоматически отобразятся на цифровом мультиметре.В противном случае соединения перепутаны местами, мультиметр не покажет никакого значения.

Это все о простых шагах для проверки и идентификации транзисторов в электрической цепи.

Прочтите другие статьи по теме:

Спасибо за прочтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует подумать:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны всем БЕСПЛАТНО.

Если вам нравится то, что вы читаете, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию в MATLAB и электротехнике в DipsLab.ком портал.

Мне очень приятно делиться своими знаниями в этом блоге. И иногда я углубляюсь в программирование на Python.

Схема транзистора <Классификация> | Основы электроники

Классифицируется по форме.

Размер и форма транзистора определяются потребляемой мощностью и способом монтажа. В широком смысле транзисторы можно разделить на выводные и для поверхностного монтажа.

Типовые формы транзисторов

(На рисунках показаны сечения)

Миниатюрный транзистор поверхностного монтажа Транзистор вставного типа

Классификация по конструкции

Транзисторы обычно делятся на два основных типа в зависимости от их строительство. Эти два типа представляют собой биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET).

Биполярные транзисторы

Слово «биполярный» состоит из двух корневых слов. Би (что означает «два») и полярные (что означает «противоположности»). Биполярный транзистор — это транзистор, в котором ток через транзистор переносится дырками (положительная полярность) и электронами (отрицательная полярность). Транзисторы с биполярным переходом были первым типом транзисторов, которые начали массово производить в 1947 году в виде транзисторов с точечным контактом (Bell Labs).Они представляют собой комбинацию двух переходных диодов и состоят либо из тонкого слоя полупроводника p-типа, зажатого между двумя полупроводниками n-типа (транзистор n-p-n), либо из тонкого слоя полупроводника n-типа, зажатого между два полупроводника p-типа (p-n-p-транзистор).

FET

FET (полевые транзисторы) обычно можно разделить на три разных типа; полевые транзисторы переходного типа, полевые транзисторы типа MOS (металл-оксид-полупроводник) и полевые транзисторы типа MES (металл-полупроводник). Полевые транзисторы переходного типа в основном используются в аналоговых схемах, например, в звуковом оборудовании, а полевые МОП-транзисторы используются в основном в цифровых ИС, таких как те, которые используются в микрокомпьютерах.Полевые транзисторы типа MES используются для усиления микроволн, например, в трансиверах спутникового вещания.

Классификация по допустимой мощности

Существует две широкие классификации транзисторов по допустимой мощности: малосигнальные транзисторы и силовые транзисторы. Эти классификации основаны, прежде всего, на максимальном значении рассеиваемой мощности коллектора Pc.

Малосигнальные транзисторы

Это транзисторы, у которых максимальный ток коллектора (IC(max)) составляет около 500 мА или меньше, а максимальная рассеиваемая мощность коллектора (Pc(max)) меньше 1 Вт.Эти транзисторы называются малосигнальными транзисторами, чтобы отличить их от силовых транзисторов, и имеют особенность, заключающуюся в том, что они обычно отлиты из эпоксидной смолы.

Силовые транзисторы

Если транзистор имеет Pc 1 Вт или более, он обычно классифицируется как силовой транзистор. По сравнению с малосигнальными транзисторами, силовые транзисторы имеют больший максимальный ток коллектора, максимальную рассеиваемую мощность коллектора, а также имеют больший размер для удовлетворения тепловыделения. Обычно они экранированы металлом или имеют конструкцию с ребрами, излучающими тепло.

В Японии транзистор называют “камнем”. Слово «транзистор» представляет собой комбинацию «передача» и «резистор». Поскольку транзистор сделан из кремния, который является основным элементом всех горных пород и камней на земле, многие японские дизайнеры называют транзистор камнем.

Классификация по типу интеграции

Помимо транзисторов дискретного типа, ROHM также производит составные транзисторы. Они объединяют несколько транзисторов вместе, чтобы удовлетворить различные потребности пользователей.К ним относятся цифровые транзисторы со встроенными резисторами, транзисторные матрицы, состоящие из нескольких транзисторов в одном корпусе, и транзисторные блоки со встроенными в них простыми схемами.

Дискретные транзисторы

Это транзисторы в индивидуальной упаковке. Они становятся менее распространенными, так как подавляющее большинство транзисторов в настоящее время производится в интегральных схемах вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными компонентами для создания полных электронных схем.

Составные транзисторы

Составной транзистор (иногда известный как транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более транзисторов (обычно транзисторов с биполярным переходом) с целью увеличения коэффициента усиления по току.

*Цифровые транзисторы

Цифровой транзистор — это биполярный транзистор со встроенными резисторами. Это стандартные транзисторы, которые используются в схемотехнике.

TransistorProduct Page

Расчет смещения транзистора | Биполярные переходные транзисторы

Хотя схемы переключения транзисторов работают без смещения, аналоговые схемы не работают без смещения. Одним из немногих примеров является «TR One, одно транзисторное радио» TR One, Ch 9 с усиленным AM (амплитудно-модуляционным) детектором. Обратите внимание на отсутствие резистора смещения на базе этой схемы. В этом разделе мы рассмотрим несколько основных схем смещения, которые могут устанавливать выбранный ток эмиттера IE. Учитывая желаемый ток эмиттера IE, какие номиналы резисторов смещения необходимы, RB, RE и т. д.?

Базовый резистор смещения

При простейшем смещении используется базовое смещение резистор между базой и базовой батареей V BB . Удобно использовать существующий источник питания VCC вместо нового источника смещения.Примером каскада усилителя звука, использующего базовое смещение, является «Кристаллический радиоприемник с одним транзистором». . . ” Crystal Radio, Ch 9. Обратите внимание на резистор от основания до клеммы аккумулятора. Аналогичная схема показана на рисунке ниже. Напишите уравнение KVL (закон напряжения Кирхгофа) для контура, содержащего батарею, RB и диод VBE на транзисторе, как показано на рисунке ниже. Обратите внимание, что мы используем VBB для базового питания, хотя на самом деле это VCC. Если β велико, мы можем сделать приближение, что IC = IE.Для кремниевых транзисторов VBE≅0,7В.

Базовое смещение

Кремниевые маломощные транзисторы

обычно имеют β в диапазоне 100-300.

Пример расчета:

Предполагая, что у нас есть транзистор β = 100, какой номинал резистора смещения база-смещение требуется для получения эмиттерного тока 1 мА? Решение уравнения смещения базы IE для RB и подстановка β, VBB, VBE и IE дает 930 кОм. Ближайшее стандартное значение составляет 910 кОм.

Какой ток эмиттера при резисторе 910кОм? Каков будет ток эмиттера, если мы случайно получим транзистор β=300?

Ток эмиттера мало меняется при использовании резистора стандартного номинала 910 кОм.Однако при изменении β от 100 до 300 ток эмиттера увеличился втрое. Это неприемлемо для усилителя мощности, если мы ожидаем, что напряжение коллектора будет колебаться от уровня, близкого к VCC, до уровня, близкого к земле. Однако для сигналов низкого уровня от микровольт до примерно вольта точка смещения может быть отцентрирована на β квадратного корня из (100·300)=173. Точка смещения все равно будет значительно дрейфовать. Однако сигналы низкого уровня не будут обрезаны.

Базовое смещение не подходит для больших токов эмиттера, используемых в усилителях мощности.Эмиттерный ток смещения базы не является температурно-стабильным.

Тепловой разгон является результатом высокого тока эмиттера, вызывающего повышение температуры, что приводит к увеличению тока эмиттера, что еще больше увеличивает температуру.

Смещение обратной связи коллектора

Изменения смещения из-за температуры и бета-излучения можно уменьшить, переместив конец VBB резистора смещения базы к коллектору, как показано на рисунке ниже. Если бы ток эмиттера увеличился, падение напряжения на RC увеличилось бы, уменьшилось бы VC, уменьшилось бы IB, возвращенное к базе.Это, в свою очередь, уменьшает ток эмиттера, корректируя первоначальное увеличение.

Напишите уравнение KVL для петли, содержащей батарею, RC, RB и каплю VBE. Замените IC≅IE и IB≅IE/β. Решение для IE дает уравнение смещения IE CFB. Решение для IB дает уравнение смещения IB CFB.

Смещение обратной связи коллектора.

Пример расчета:

Найдите требуемый резистор смещения обратной связи коллектора для тока эмиттера 1 мА, а 4.Резистор нагрузки коллектора 7К и транзистор с β=100. Найдите напряжение коллектора VC. Он должен быть примерно посередине между VCC и землей.

Ближайшее стандартное значение к резистору смещения обратной связи коллектора 460 кОм составляет 470 кОм. Найдите ток эмиттера IE с резистором 470 кОм. Пересчитайте ток эмиттера для транзистора с β=100 и β=300.

Мы видим, что при изменении бета от 100 до 300 ток эмиттера увеличивается с 0,989 мА до 1.48 мА. Это улучшение по сравнению с предыдущей схемой смещения базы, в которой ток был увеличен с 1,02 мА до 3,07 мА. Смещение обратной связи коллектора в два раза стабильнее, чем смещение базы по отношению к бета-вариации.

Эмиттер-смещение

Вставка резистора RE в цепь эмиттера, как показано на рисунке ниже, вызывает дегенерацию , также известную как отрицательная обратная связь . Это противодействует изменению тока эмиттера IE из-за изменений температуры, допусков резисторов, бета-вариаций или допусков источника питания.Типовые допуски следующие: резистор — 5%, бета — 100-300, блок питания — 5%. Почему эмиттерный резистор может стабилизировать изменение тока? Полярность падения напряжения на RE обусловлена ​​коллекторной батареей VCC. Конец резистора, ближайший к клемме (-) аккумулятора, обозначается (-), конец, ближайший к клемме (+), — это (+). Обратите внимание, что (-) конец RE подключен через батарею VBB и RB к базе. Любое увеличение тока, протекающего через RE, увеличит величину отрицательного напряжения, приложенного к базовой цепи, уменьшив базовый ток и уменьшив ток эмиттера. Это уменьшение тока эмиттера частично компенсирует первоначальное увеличение.

Эмиттер-смещение

Обратите внимание, что батарея смещения базы VBB используется вместо VCC для смещения базы на рисунке выше. Позже мы покажем, что эмиттерное смещение более эффективно с батареей с меньшим базовым смещением. Тем временем пишем уравнение КВЛ для контура по цепи база-эмиттер, обращая внимание на полярность на компонентах. Мы подставляем IB≅IE/β и находим ток эмиттера IE.Это уравнение можно решить для RB, уравнение: RB эмиттер-смещение, рисунок выше.

Прежде чем применять уравнения: RB эмиттер-смещение и IE эмиттер-смещение, рисунок выше, нам нужно выбрать значения для RC и RE. RC связано с питанием коллектора VCC и требуемым током коллектора IC, который, как мы предполагаем, приблизительно равен току эмиттера IE.

Обычно точка смещения для VC устанавливается равной половине VCC. Хотя его можно было бы установить и выше, чтобы компенсировать падение напряжения на эмиттерном резисторе RE. Ток коллектора – это то, что мы требуем или выбираем. Он может варьироваться от микроампер до ампер в зависимости от приложения и номинала транзистора. Мы выбираем IC = 1 мА, типичный для малосигнальной транзисторной схемы.

Пример расчета:

Рассчитываем значение RC и выбираем близкое стандартное значение. Резистор эмиттера, составляющий 10-50% резистора нагрузки коллектора, обычно работает хорошо.

Для РБ рассчитан резистор 883к, выбран 870к.При β=100 IE составляет 1,01 мА.

Для β=300 токи эмиттера показаны в таблице ниже.

Сравнение тока эмиттера для β=100, β=300.

Цепь смещения ИС β=100 ИС β=300
базовое смещение 1,02 мА 3,07 мА
смещение обратной связи коллектора 0,989 мА 1,48 мА
эмиттер-смещение, В BB =10В 1. 01 мА 2,76 мА

Из приведенной выше таблицы видно, что при VBB = 10 В эмиттерное смещение не очень хорошо стабилизирует ток эмиттера. Пример с эмиттерным смещением лучше, чем предыдущий пример с базовым смещением, но ненамного. Ключом к эффективному смещению эмиттера является снижение напряжения питания базы VBB ближе к величине смещения эмиттера.

Округление значения тока эмиттера, умноженного на сопротивление эмиттера: IERE = (1 мА) (470) = 0,47 В. Кроме того, нам нужно преодолеть VBE = 0.7В. Таким образом, нам нужен VBB > (0,47 + 0,7) В или > 1,17 В. Если ток эмиттера отклоняется, это число изменится по сравнению с фиксированным источником питания базы VBB, вызывая поправку к току базы IB и току эмиттера IE. Хорошим значением для VB > 1,17 В является 2 В.

Расчетный базовый резистор 83k намного ниже, чем предыдущий 883k. Выбираем 82k из списка стандартных значений. Токи эмиттера с РБ 82k для β=100 и β=300 составляют:

Сравнивая токи эмиттера для смещения эмиттера с VBB = 2 В при β = 100 и β = 300 с предыдущими примерами схемы смещения в таблице ниже, мы видим значительное улучшение при 1. 75 мА, однако, не так хорошо, как 1,48 мА обратной связи коллектора.

Сравнение тока эмиттера для β=100, β=300.

Цепь смещения ИС β=100 ИС β=300
базовое смещение 1,02 мА 3,07 мА
смещение обратной связи коллектора 0,989 мА 1,48 мА
эмиттер-смещение, В BB =10В 1,01 мА 2.76 мА
эмиттер-смещение, В BB =2В 1,01 мА 1,75 мА

Чтобы улучшить характеристики эмиттерного смещения, либо увеличьте эмиттерный резистор RE, либо уменьшите питание базового смещения VBB, либо и то, и другое.

В качестве примера мы удваиваем эмиттерный резистор до ближайшего стандартного значения 910 Ом.

Рассчитанное значение RB = 39k соответствует стандартному значению резистора. Нет необходимости пересчитывать IE для β = 100. Для β = 300 это:

Производительность схемы эмиттерного смещения с эмиттерным резистором 910 значительно улучшена.См. таблицу ниже.

Сравнение тока эмиттера для β=100, β=300.

Цепь смещения ИС β=100 ИС β=300
базовое смещение 1,02 мА 3,07 мА
смещение обратной связи коллектора 0,989 мА 1,48 мА
эмиттер-смещение, В BB =10В 1,01 мА 2,76 мА
эмиттер-смещение, В BB =2 В, R E =470 1.01 мА 1,75 мА
эмиттер-смещение, В BB =2 В, R E =910 1,00 мА 1,25 мА

В качестве упражнения переработайте пример с эмиттерным смещением, вернув сопротивление эмиттерного резистора обратно к 470 Ом и снизив напряжение базового смещения до 1,5 В.

Резистор базы 33k – стандартное значение, ток эмиттера при β = 100 в норме. Ток эмиттера при β = 300 составляет:

В таблице ниже сравниваются результаты упражнений 1 мА и 1.38 мА по сравнению с предыдущими примерами.

Сравнение тока эмиттера для β=100, β=300.

Цепь смещения ИС β=100 ИС β=300
базовое смещение 1,02 мА 3,07 мА
смещение обратной связи коллектора 0,989 мА 1,48 мА
эмиттер-смещение, В BB =10В 1,01 мА 2,76 мА
эмиттер-смещение, В BB =2 В, R B =470 1.01 мА 1,75 мА
эмиттер-смещение, В BB =2 В, R B =910 1,00 мА 1,25 мА
эмиттер-смещение, В BB =1,5 В, R B =470 1,00 мА 1,38 мА

Уравнения смещения эмиттера были повторены на рисунке ниже с учетом внутреннего сопротивления эмиттера для большей точности. Внутреннее сопротивление эмиттера — это сопротивление эмиттерной цепи внутри корпуса транзистора.Это внутреннее сопротивление rEE является значительным, когда (внешний) эмиттерный резистор RE мал или даже равен нулю. Значение внутреннего сопротивления REE является функцией тока эмиттера IE, таблица ниже.

Производное от r EE

 r  EE  = KT/I  E  м, где: K=1,38×10  -23  ватт-сек/  o  C, постоянная Больцмана T= температура в градусах Кельвина ≅300. I  E  = ток эмиттера m = изменяется от 1 до 2 для кремния r  EE  ≅ 0.026В/I  E  = 26мВ/I  E  

Для справки приближение 26 мВ указано как уравнение rEE на рисунке ниже.

Уравнения смещения эмиттера с внутренним сопротивлением эмиттера rEE включены.

Более точные уравнения эмиттерного смещения на рисунке выше можно получить, написав уравнение KVL. В качестве альтернативы начните с уравнений IE-смещение эмиттера и RB-смещения эмиттера на предыдущем рисунке, заменив RE на rEE+RE. Результатом являются уравнения IE EB и RB EB соответственно на рисунке выше.

Повторите расчет RB в предыдущем примере смещением излучателя с включением rEE и сравните результаты.

Включение rEE в расчет приводит к более низкому значению базового резистора RB, как показано в таблице ниже. Он падает ниже стандартного резистора 82k, а не выше него.

Влияние включения РЗЭ на расчетную RB

р ЕЕ ? r EE Значение
Без r EE 83к
С r EE 80.4к

Байпасный конденсатор для RE

Одна из проблем, связанных со смещением эмиттера, заключается в том, что значительная часть выходного сигнала падает на эмиттерный резистор RE (рисунок ниже). Это падение напряжения на эмиттерном резисторе включено последовательно с базой и имеет противоположную полярность по сравнению с входным сигналом. (Это похоже на конфигурацию с обычным коллектором, имеющую усиление <1.) Это вырождение сильно снижает усиление от базы к коллектору. Решение для усилителей сигнала переменного тока состоит в том, чтобы шунтировать эмиттерный резистор конденсатором.Это восстанавливает усиление по переменному току, поскольку конденсатор закорочен для сигналов переменного тока. Постоянный ток эмиттера все еще испытывает вырождение в резисторе эмиттера, таким образом, стабилизируя постоянный ток.

Cbypass требуется для предотвращения снижения усиления переменного тока.

Величина обходного конденсатора зависит от самой низкой усиливаемой частоты.

Для радиочастот Cbpass будет небольшим. Для аудиоусилителя с частотой до 20 Гц он будет большим.«Практическое правило» для шунтирующего конденсатора заключается в том, что реактивное сопротивление должно составлять 1/10 сопротивления эмиттера или меньше. Конденсатор должен быть рассчитан на самую низкую усиливаемую частоту. Конденсатор для аудиоусилителя, охватывающий от 20 Гц до 20 кГц, будет:

.

Обратите внимание, что внутреннее сопротивление эмиттера rEE не шунтируется шунтирующим конденсатором.

Смещение делителя напряжения

Стабильное смещение эмиттера требует низковольтного источника смещения базы, как показано на рисунке ниже.Альтернативой базовому источнику питания VBB является делитель напряжения на основе коллекторного источника питания VCC.

Смещение делителя напряжения заменяет базовую батарею делителем напряжения.

Метод проектирования заключается в том, чтобы сначала разработать схему смещения эмиттера, а затем преобразовать ее в конфигурацию смещения делителя напряжения с помощью теоремы Тевенина. [TK1] Шаги показаны графически на рисунке ниже. Нарисуйте делитель напряжения без присвоения значений. Освободите разделитель от основания.(База транзистора является нагрузкой.) Примените теорему Тевенина, чтобы получить одно эквивалентное сопротивление Тевенина Rth и источник напряжения Vth.

Теорема Тевенина преобразует делитель напряжения в однополярное питание Vth и сопротивление Rth.

Эквивалентное сопротивление Thevenin — это сопротивление от точки нагрузки (стрелка) с аккумулятором (VCC), уменьшенным до 0 (земля). Другими словами, R1||R2. Эквивалентное напряжение Thevenin представляет собой напряжение холостого хода (без нагрузки). Этот расчет выполняется методом коэффициента деления напряжения.R1 получается путем исключения R2 из пары уравнений для Rth и Vth. Уравнение R1 составляется через известные величины Rth, Vth, Vcc. Обратите внимание, что Rth — это RB, резистор смещения эмиттерной конструкции. Уравнение для R2 выражается через R1 и Rth.

Преобразуйте этот предыдущий пример смещения эмиттера в смещение делителя напряжения.

Пример смещения эмиттера, преобразованного в смещение делителя напряжения.

Эти значения были ранее выбраны или рассчитаны для примера эмиттерного смещения

Замена VCC , VBB , RB дает R1 и R2 для конфигурации смещения делителя напряжения.

R1 — стандартное значение 220К. Ближайшее стандартное значение для R2, ​​соответствующее 38,8k, составляет 39k. Это не изменяет IE настолько, чтобы мы могли его вычислить. Примеры задач 1. Рассчитайте резисторы смещения для каскодного усилителя на рисунке ниже. VB2 — напряжение смещения для каскада с общим эмиттером. VB1 имеет довольно высокое напряжение 11,5, потому что мы хотим, чтобы каскад с общей базой удерживал эмиттер при 11,5-0,7 = 10,8 В, около 11 В. (Это будет 10 В после учета падения напряжения на RB1.) То есть каскад с общей базой является нагрузкой, заменяющей резистор, для коллектора каскада с общим эмиттером. Нам нужен ток эмиттера 1 мА.

Смещение для каскодного усилителя.

2. Преобразуйте резисторы смещения базы для каскодного усилителя в резисторы смещения делителя напряжения, управляемые VCC 20 В.

Окончательная принципиальная схема показана в главе «Практические аналоговые схемы», «Каскодный усилитель класса А». . . каскод, гл 9.

ОБЗОР:

  • См. рисунок ниже.
  • Выберите конфигурацию цепи смещения
  • Выберите RC и IE для предполагаемого приложения. Значения для RC и IE обычно должны устанавливать напряжение коллектора VC равным 1/2 от VCC.
  • Рассчитайте базовый резистор RB для достижения желаемого тока эмиттера.
  • При необходимости пересчитайте ток эмиттера IE для стандартных резисторов.
  • Для смещения делителя напряжения сначала выполните расчет смещения эмиттера, а затем определите R1 и R2.
  • Для усилителей переменного тока обходной конденсатор, включенный параллельно RE, улучшает усиление по переменному току.Установите XC≤0,10RE для самой низкой частоты.

Сводка уравнений смещения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Транзисторы – Learn.sparkfun.com

Избранное Любимый 80

Режимы работы

В отличие от резисторов, которые обеспечивают линейную зависимость между напряжением и током, транзисторы являются нелинейными устройствами. У них есть четыре различных режима работы, которые описывают ток, протекающий через них.(Когда мы говорим о протекании тока через транзистор, мы обычно имеем в виду ток, протекающий от коллектора к эмиттеру NPN .)

Четыре режима работы транзистора:

  • Насыщение — Транзистор действует как короткое замыкание . Ток свободно течет от коллектора к эмиттеру.
  • Отсечка — Транзистор действует как разомкнутая цепь . Ток не течет от коллектора к эмиттеру.
  • Активный — Ток от коллектора к эмиттеру пропорционален току, втекающему в базу.
  • Reverse-Active — Как и в активном режиме, ток пропорционален базовому току, но течет в обратном направлении. Ток течет от эмиттера к коллектору (не совсем то, для чего были разработаны транзисторы).

Чтобы определить, в каком режиме находится транзистор, нам нужно посмотреть на напряжения на каждом из трех контактов и на то, как они соотносятся друг с другом. Напряжения от базы к эмиттеру (V BE ) и от базы к коллектору (V BC ) устанавливают режим транзистора:

На приведенном выше упрощенном квадрантном графике показано, как положительные и отрицательные напряжения на этих клеммах влияют на режим.На самом деле все немного сложнее.

Давайте рассмотрим все четыре режима работы транзистора по отдельности; мы исследуем, как перевести устройство в этот режим и как это влияет на текущий поток.

Примечание: Большая часть этой страницы посвящена транзисторам NPN . Чтобы понять, как работает PNP-транзистор, просто поменяйте местами полярность или знаки > и <.

Режим насыщения

Насыщение — это в режиме транзистора.Транзистор в режиме насыщения действует как короткое замыкание между коллектором и эмиттером.

В режиме насыщения оба “диода” транзистора смещены в прямом направлении. Это означает, что V BE должно быть больше 0, и , поэтому V BC должно быть больше. Другими словами, V B должно быть больше, чем V E и V C .

Поскольку переход от базы к эмиттеру выглядит как диод, в действительности V BE должно быть больше, чем пороговое напряжение , чтобы войти в режим насыщения.Существует много сокращений для этого падения напряжения — V th , V γ и V d — несколько, и фактическое значение варьируется между транзисторами (и даже в зависимости от температуры). Для многих транзисторов (при комнатной температуре) мы можем оценить это падение примерно в 0,6 В.

Еще один облом реальности: идеальной проводимости между эмиттером и коллектором не будет. Между этими узлами образуется небольшое падение напряжения. В спецификациях транзисторов это напряжение определяется как CE напряжение насыщения В CE(sat) – напряжение от коллектора к эмиттеру, необходимое для насыщения.Это значение обычно составляет около 0,05-0,2 В. Это значение означает, что V C должно быть немного больше, чем V E (но оба меньше, чем V B ), чтобы транзистор находился в режиме насыщения.

Режим отсечки

Режим отсечки противоположен насыщению. Транзистор в режиме отсечки выключен – ток коллектора отсутствует, а значит и ток эмиттера. Это выглядит почти как разомкнутая цепь.

Чтобы перевести транзистор в режим отсечки, напряжение базы должно быть меньше, чем напряжение эмиттера и коллектора.V BC и V BE оба должны быть отрицательными.

В действительности, V BE может находиться где угодно между 0 В и V th (~0,6 В) для достижения режима отсечки.

Активный режим

Для работы в активном режиме транзистор V BE должен быть больше нуля, а V BC должен быть отрицательным. Таким образом, базовое напряжение должно быть меньше коллекторного, но больше эмиттерного. Это также означает, что коллектор должен быть больше, чем эмиттер.

В действительности нам нужно ненулевое прямое падение напряжения (сокращенно V th , V γ или V d ) от базы к эмиттеру (V BE ) для «включения» транзистор. Обычно это напряжение обычно составляет около 0,6 В.

Усиление в активном режиме

Активный режим — это самый мощный режим работы транзистора, поскольку он превращает устройство в усилитель . Ток, поступающий на базовый вывод, усиливает ток, поступающий в коллектор и выходящий из эмиттера.

Сокращенное обозначение коэффициента усиления (коэффициента усиления) транзистора: β (вы также можете увидеть его как β F или h FE ). β линейно связывает ток коллектора ( I C ) с током базы ( I B ):

Фактическое значение β зависит от транзистора. Обычно это около 100 , но может варьироваться от 50 до 200 … даже 2000, в зависимости от того, какой транзистор вы используете и какой ток проходит через него.Например, если бы ваш транзистор имел β, равное 100, это означало бы, что входной ток 1 мА в базу может производить ток 100 мА через коллектор.

Модель в активном режиме. V BE = V th и I C = βI B .

Как насчет тока эмиттера I E ? В активном режиме токи коллектора и базы идут в прибора, а выходит I E . Чтобы связать ток эмиттера с током коллектора, у нас есть еще одно постоянное значение: α .α – коэффициент усиления по току с общей базой, он соотносит эти токи как таковые:

α обычно очень близко, но меньше 1. Это означает, что I C очень близко, но меньше I E в активном режиме.

Вы можете использовать β для вычисления α или наоборот:

Например, если β равно 100, это означает, что α равно 0,99. Так, например, если I C составляет 100 мА, то I E составляет 101 мА.

Реверс активен

Точно так же, как насыщение противоположно отсечке, обратный активный режим противоположен активному режиму.Транзистор в обратном активном режиме проводит, даже усиливает, но ток течет в обратном направлении, от эмиттера к коллектору. Недостатком обратного активного режима является то, что β (в данном случае β R ) на намного меньше на .

Чтобы перевести транзистор в обратно-активный режим, напряжение на эмиттере должно быть больше, чем на базе, что должно быть больше, чем на коллекторе (V BE <0 и V BC >0).

Обратный активный режим обычно не является состоянием, в котором вы хотите управлять транзистором.Приятно знать, что он есть, но он редко используется в приложении.

Относится к PNP

После всего того, о чем мы говорили на этой странице, мы по-прежнему охватили только половину спектра BJT. А как же PNP-транзисторы? PNP работает во многом так же, как и NPN — у них те же четыре режима, — но все наоборот. Чтобы узнать, в каком режиме находится PNP-транзистор, поменяйте местами все знаки < и >.

Например, чтобы перевести PNP в режим насыщения, V C и V E должны быть выше, чем V B .Вы опускаете базу, чтобы включить PNP, и поднимаете ее выше, чем коллектор и эмиттер, чтобы выключить его. И, чтобы перевести PNP в активный режим, V E должен находиться под более высоким напряжением, чем V B , которое должно быть выше, чем V C .

Итого:

Отношения напряжения NPN Mode PNP Mode
V E B C Active
В E < V B > V C Насыщенность Отсечка
V E > V B < V C Отсечка Насыщенность
V E > V B > V C Реверс Активный

Другой противоположной характеристикой NPN и PNP является направление тока. В активном режиме и режиме насыщения ток в PNP течет от эмиттера к коллектору . Это означает, что эмиттер обычно должен находиться под более высоким напряжением, чем коллектор.


Если вы устали от концептуальных вещей, отправляйтесь в следующий раздел. Лучший способ узнать, как работает транзистор, — это изучить его в реальных схемах. Давайте посмотрим на некоторые приложения!



← Предыдущая страница
Расширение аналогии с водой Транзистор типа

– обзор

2.4.3 Основные операции с полевым МОП-транзистором

Тип транзистора, который в настоящее время доминирует в компьютерных конструкциях, — это полевой МОП-транзистор или МОП-транзистор . Термин полевой транзистор относится к способу работы устройства, использующему напряжение для создания электрического поля для управления токами. Первый полевой МОП-транзистор был создан Давоном Кангом и Мартином Аталлахом в Bell Labs в 1959 году [Ata60; Ках63; Ках76][Ата60][Ках63][Ках76].

Рис. 2.21 и 2.22 показаны виды транзистора сбоку и сверху соответственно.Вид сбоку показывает, что транзистор представляет собой комбинацию двух других изученных нами структур: МОП-конденсатора и диода. Область под оксидом конденсатора известна как канал ; здесь происходит действие транзистора. Области на двух концах канала известны как источник и сток . На самом деле мы можем построить два типа транзисторов: если исток и сток имеют тип n , у нас есть транзистор типа n , названный в честь неосновного носителя; если исток и сток легированы p -типа, то транзистор p -типа .(Тип транзистора более конкретно относится к типу неосновной несущей в канале, который совпадает с легированием истока и стока.) На этой диаграмме также показаны полосы на транзисторе. На виде сверху показаны два важных физических измерения транзистора: его длина и ширина . Оба измеряются относительно направления тока. Многие другие физические параметры транзистора, такие как толщина оксида, задаются производственным процессом.Однако длина и ширина транзистора могут быть выбраны разработчиком схемы для оптимизации свойств схемы; это ручки, которые мы будем использовать для оптимизации логической задержки и энергопотребления. На рис. 2.23 показано условное обозначение транзисторов типа n и p . Он также показывает основные значения напряжения и тока: I d — ток сток-исток; В ds — напряжение сток-исток; Vgs — напряжение затвор-подложка.

Рисунок 2.21. Поперечное сечение МОП-транзистора типа n .

Рисунок 2.22. Вид сверху на МОП-транзистор типа n .

Рисунок 2.23. Символ транзистора и связанных с ним напряжений и токов.

Простая модель ВАХ полевого МОП-транзистора достаточна для большинства наших целей. Мы сосредоточимся на модели с длинным каналом , которая была разработана для ранних МОП-транзисторов. Эта модель предполагает, среди прочего, что длина канала намного больше, чем длина обедненной области вокруг p-n -переходов.Это предположение и многие другие лежащие в его основе предположения неприменимы для современных нанометровых устройств. Современные транзисторы требуют гораздо более сложных моделей, которые можно решить только численно.

, как показано на рис. 2.24, текущий I D через транзисторный канал зависит от V DS и VGS- V DS и VGS являются независимыми переменные, а I d — зависимая переменная.На рис. 2.26 показан график зависимости тока стока I d от напряжения сток-исток В ds с напряжением затвор-подложка Vgs в качестве дополнительной переменной. Ниже порогового напряжения В t мы предполагаем, что ток стока не течет. (Мы вскоре вернемся к этому упрощению). Для данного Vgs ток сначала растет по мере увеличения напряжения сток-исток; мы называем это линейной областью , хотя, как мы увидим, ток не совсем линейный.После того, как V ds достигает определенного уровня, устройство входит в область насыщения , ток стока выравнивается. Vgs определяет уровень тока насыщения и наклон линейного роста тока участка.

Рисунок 2.24. Напряжения и токи в MOSFET.

Рисунок 2.25. Энергетические зоны в МОП-транзисторах типа n .

На рис. 2.25 показана конфигурация полос в MOSFET типа n без приложенного напряжения.Более высокие уровни зоны в канале образуют энергетический барьер, который препятствует движению электронов из стока в канал. V ds и Vgs перемещают полосы. Положительный Vgs снижает полосы у поверхности в канале; плюс V ds опускает полосы в стоке. Оба эти условия снижают энергетический барьер и помогают электронам проходить через устройство.

Форма ВАХ МОП-транзистора показана на рис.2.26. Нам нужно семейство кривых, по одной для каждого значения напряжения на затворе. Каждая из этих кривых разделена на две области: линейная и насыщенная . В линейной области ток стока (примерно) линейно зависит от напряжения сток/исток. Ток стока не зависит от напряжения сток/исток в области насыщения.

Рисунок 2.26. Кривые зависимости тока от напряжения для МОП-транзистора.

Мы можем вывести уравнения транзистора, чтобы получить некоторое представление о физических свойствах транзистора [Sze81].Здесь мы сосредоточимся на устройстве типа n ; уравнения типа p имеют аналогичный вид.

Мы будем использовать μ n и μ p для подвижности носителей n и p 90s; следует иметь в виду, что подвижность носителей в канале значительно ниже, чем в объемном кремнии. Например, дрейфовая подвижность при 300 К в кремнии составляет µn=1,05×103 см2/Вс [Sze81, с. 29].Подвижность инверсионного слоя уменьшается с увеличением напряжения сток-исток; оно варьируется от высокого значения 800 см2/Вс в поле 1×105 В/см2 до низкого значения 400 см2/Вс в поле 6×105 В/см2 при температуре 25°C [Sze81, с. 449].

Эта простая модель полевого МОП-транзистора основана на омическом сопротивлении с добавлением того, что концентрацию носителей можно модулировать приложенным напряжением затвора. Проводимость канала транзистора в зависимости от глубины х связана с плотностью и подвижностью заряда:

(2.51)σ(x)=qn(x)µn(x).

Если предположить, что мобильность в канале постоянна, то мы можем вычислить проводимость канала g по проводимости путем интегрирования по глубине:

(2,52)g=qµnWL∫0xin(x)dx=qµn|Qn|WL.

где |Qn| – общий заряд в вертикальном срезе канала, а Вт и L – ширина и длина канала.

Приращение сопротивления горизонтального участка канала dy составляет:

(2.53)dR=dygL=dyWµn|Qn(y)|.

Падение напряжения на этом участке равно

(2,54)dV=IddR=IddyWµn|Qn(y)|.

Чтобы рассчитать ток, нам нужно знать заряд. Когда мы анализировали пороговое напряжение МОП-конденсатора, нас интересовал только поверхностный заряд, поскольку нас интересовала точка, в которой происходит инвертирование поверхностного заряда. Чтобы понять ток через МОП-транзистор, мы должны учитывать как поверхностный заряд, так и заряд в объеме кремния.

Если мы сделаем несколько упрощающих предположений (отсутствие интерфейсных ловушек или фиксированного заряда, чистый дрейфовый ток и т.), то мы можем вывести относительно простое уравнение для заряда. ψs – поверхностный потенциал в начале работы области сильной инверсии; его можно аппроксимировать как ψs=VD+2ψB.

МОП-конденсатор, образующий затвор, отводит заряд к пластине. Часть этого заряда вносит вклад в инверсионный слой, в то время как другой заряд находится глубже в объеме. Общий заряд дается базовым отношением конденсатора. Мы будем ссылаться на емкость затвора как Cg, чтобы соответствовать обычному использованию в схемотехнике, но помните, что Cg = Cox.Заряд в инверсионном слое представляет собой разницу между полным зарядом и объемным зарядом:

(2,55)Qn(y)=Qs(y)−Qb(y)=−[VG−V(y)−2ψB]Cg +2ϵsiqNA[V(y)+2ψB].

Этот подход мы используем для более полного учета заряда канала. Когда мы анализировали пороговое напряжение МОП-конденсатора, мы основывали этот критерий исключительно на заряде при x = 0. В случае МОП-транзистора ток канала включает неосновные носители, которые не находятся точно на границе раздела.уравнение (2.55) учитывает весь заряд, вносящий вклад в ток стока.

Мы можем найти общую форму тока, интегрируя уравнение. (2.54) перенапряжения [0, В ds ] и положения каналов [0, L ]:

(2.56)Wµn∫0Vds|Q(n)|dV=Ids∫0Ldy

3 2.57)Wµn∫0Vds{[VG−V(y)−2ψB]Cg+2ϵsiqNA[V(y)+2ψB]}dV=IdsL

Мы можем записать уравнение тока в такой форме, поскольку I ds постоянна по длине канала из-за сохранения заряда.Однако приложенное напряжение сток-исток, наблюдаемое в канале, зависит от расстояния: в истоке напряжение затвора равно 0; на стоке, В = В дс . Результатом является

(2.58)Ids=WLµnCg{(Vgs-2ψB-12Vds)Vds-23ϵsiqNA/ψBCg[(Vds+2ψB)3/2-(2ψB)3/2]}.

Это уравнение для заряда верно для всех напряжений, вызывающих сильную инверсию. Мы можем упростить его, рассмотрев два случая: малое приложенное напряжение сток-исток В ds и большое В ds .Используя случай малых В ds , мы можем определить формулу для порогового напряжения В t [Tau98]: . (2.50) и отдельный член для объемного заряда:

(2.59)Vtn=2ψB+2ϵsiqNa(2ψB)Cox=2kTqlnNani+2ϵsiqNa(2ψB)Cox

Отметим, что пороговое напряжение обратно пропорционально емкости затвора. Мы предполагаем, что ниже порогового напряжения для этой модели затвор не проводит.Наше обсуждение МОП-конденсатора объяснило, почему существует область отсечки — заселенность каналов еще не инвертирована.

Когда мы подставим это обратно в уравнение. (2.58) и упрощая для малых V D , находим ток линейной области: понять, почему ток стока насыщается. На рисунке показан транзистор при трех различных значениях В ds ; напряжение затвора постоянно и выше порогового напряжения во всех случаях.При V ds  = 0 инверсионный слой имеет одинаковую толщину на всем протяжении. По мере увеличения V ds инверсионный слой истончился на выводе с положительным напряжением. На границе линейной области и области насыщения инверсионный слой на положительном выводе уменьшился до нулевой толщины. Это состояние называется pinchoff . Канал будет продолжать проводить ток, но условие защемления ограничивает количество тока, которое мы можем получить.

Рисунок 2.27. Эволюция популяций неосновных носителей с увеличением напряжения исток-сток.

Мы можем найти уравнение тока в области насыщения, найдя напряжение отсечки, что мы делаем, подставляя Q n ( L ) = 0 в уравнение. (2.55) и используя обозначения K=εsiqNa/Cg:

(2.61)VD,sat=VG−2ψB+K2(1−2VG/K2).

Когда мы подставляем это обратно в формулу полного тока стока, мы находим ток насыщения:

(2.62)Id=12k′WL(Vgs−Vt)2

По соглашению ток стока типа n течет от стока к истоку.

Ток стока незначительно меняется при увеличении тока сток-исток в режиме насыщения. Этот эффект, известный как эффект тела, не имеет значения для моделей цепей, которые мы разработаем в главе 3.

Мы используем обозначение kn’=µnCox и kp’=µpCox в качестве крутизны устройства. Термин крутизна происходит от того факта, что он связывает выходной ток с входным напряжением; типичные единицы измерения: мкА/В 2 или А/В 2 .Обратите внимание, что увеличение емкости затвора увеличивает крутизну транзистора, что, в свою очередь, увеличивает величину производимого им тока. Ток стока пропорционален ширине транзистора и обратно пропорционален его длине. Иногда мы используем обозначение

(2.63)β=k′WL.

Уравнения для транзистора типа p имеют одинаковую форму, но противоположные знаки для большинства величин: ток стока течет от истока к стоку, пороговое напряжение отрицательное, и мы ссылаемся на В sd и Всг.Мы можем создать отрицательные пороговые напряжения без добавления дополнительного источника питания, подключив подложки устройств типа p и n к противоположным полярностям. Как показано на рис. 2.28, транзисторы типа n встроены в подложку p , которая подключена к отрицательному выводу источника питания; Транзисторы типа p находятся в подложке типа n , соединенной с положительной клеммой. Когда на каждый из этих транзисторов подается напряжение затвора в пределах нормальных значений источника питания, в результате получается напряжение затвора соответствующей полярности: положительное для типа n и отрицательное для p типа.

Рисунок 2.28. Смещение транзисторов типа n и p .

Теперь можно написать уравнения стока тока для трех разных регионов работы:

6

9

Cutoffvgs I D = 0 (2.64)
Linearvds Id=k′WL[(Vgs−Vt)Vds−12Vds2] (2,65)
насыщение Vds≥Vgs−Vt Id=12k′WL(Vgs−Vt)2 (2,66) Выделить 2.5

крутизна MOSFET пропорциональна емкости затвора.

Пример 2.4 Ток МОП-транзистора

Мы можем вычислить некоторые примерные значения на основе наших расчетов для МОП-конденсатора; будем считать, что канал нашего транзистора имеет одинаковый размер, L = 180 нм, Вт = 270 нм.

Крутая проводимость нашего транзистора типа n составляет

кН’=170 мкА/В2

Мы рассчитали пороговое напряжение нашего МОП-конденсатора как В t  7 В. Если подключить источник напряжения В ds = 0,3 В через сток и исток и подключить затвор к Vgs=1,1 В, то ток в этой точке на линейной области составит

Id =(170 мкА/В2)32[(1,1 В−0,7 В)0,3 В−120,3 В2]=19 мкА

Если Vgs=1,2 В и В ds  = 1,2 В, то транзистор находится в состоянии насыщения региона и

Id=12·(170 мкА/В2)·32·(1,2 В-0,7 В)2=32 мкА.

Пример 2.5 Тенденции параметров МОП-транзисторов

Ниже приведены типичные значения параметров транзисторов для транзисторов типа n и p для различных технологий [PTM15]:

(V) V TP (V) μ N (см 2 / V S)
Технология (912 нм) V V

TN (V)

μ P (см 2 / V S) K

N

(A / V 2 )
K P (A / V 2 )
130 0.38 -0.32 -0.32 0.059 0.059 9.1 × 10 -4
-0.34 -0.34 -0.34 0.0071 9.2 × 10 -4 1,2 × 10 -4 -4 -4
0.42 -0.37 -0.37 0.049 0.0057 9.2 × 10 -4 1.1 × 10 -4
45 0.47 -0.41 -0.41 0.0440 0.0444 8.7 × 10
39 0.51 -0,45 0.0389 0.0369 8.1 × 10 -4 0,74 × 10 -4 -4
22 0.51 -0.37 -0.37 0.0181 0.0023 0,2 × 10 -4 0.66 × 10 -4

Обратите внимание, что транзисторы типа n и p имеют разные параметры даже в одном поколении технологий.Пороговые напряжения для транзисторов типа p обычно ниже. Крутизна транзисторов типа p также ниже из-за меньшей эффективной подвижности дырок относительно электронов. Мы также можем видеть, что значения параметров для p типа и n типа расходятся по мере сжатия транзисторов.

Транзистор | Викитроника | Fandom

Изобретение транзистора было сделано великими американскими учеными мистером Вардоном и мистером Брадоном. в 1947 году.После изобретения транзистора в области электроники произошла настоящая революция. Он (транзистор) представляет собой полностью электронное устройство, которое обычно изготавливается из полупроводниковых материалов германия или кремния. В чистом состоянии полупроводник обычно не является проводником. Добавляя два типа примесей, мы получаем два типа полупроводников:

  • Полупроводник N-типа.
  • Полупроводник Р-типа.

Добавив полупроводник типа P и N, создайте соединение и устройство, называемое диодом.В транзисторе два перехода, поэтому он называется бипереходным или биполярным транзистором. В транзисторе действительно есть два перехода, один из которых обеспечивает очень низкое сопротивление для протекания тока, а другой обеспечивает очень высокое сопротивление. Один транзистор передает ток от низкого сопротивления к высокому сопротивлению, по этой причине он называется передачей резистора или транзистора. По конструкции различают два типа транзисторов.

В обоих типах есть три вывода, а именно эмиттер, база и коллектор.Терминал, который излучает заряд, называется эмиттером, а тот, который собирает заряд, называется коллектором. Средний слой между эмиттером и коллектором называется базой, которая образует два перехода, один с эмиттером, а другой с коллектором, переход между базой и эмиттером называется эмиттерным переходом, и этот между базой и коллектором называется коллекторным переходом. Функция базы заключается в контроле тока коллектора.

Транзистор типа P-N-P[]

Состоит из двух слоев P-типа и одного слоя N-типа.В этом типе мы добавляем два слоя P-типа с двумя сторонами слоя N-типа. Таким образом, мы получаем переход PN и другой переход NP, мы можем сравнить транзистор PNP с двумя диодами, которые соединены полупроводниками типа NN между двумя диодами, один из которых называется эмиттерно-базовым диодом или эмиттерным диодом, а другой называется коллекторной базой или коллекторным диодом. На рисунке 1 (а) показаны два перехода транзистора P-N-P. На рис. l(b) представлено условное изображение транзистора P-N-P, а на рис. l(a) представлена ​​эквивалентная схема транзистора.В символическом изображении транзистора P-N-P стрелка направлена ​​внутрь.

Транзистор N-P-N[]

Он состоит из двух полупроводниковых слоев N-типа и одного P-типа. При этом между двумя слоями полупроводника N-типа находится слой материала P-типа, свойства транзистора N-P-N этого типа полностью противоположны транзистору P-N-P. На рис. LLK ig 2(c) показана диодная эквивалентная схема транзистора N-P-N. На символическом изображении транзистора N-P-N стрелка направлена ​​наружу.

P-N-P и N-P-N оба транзистора изготовлены из кремния и германия с низкими проводниками. Транзисторы, изготовленные из кремниевых полупроводников, называются кремниевыми транзисторами, а германиевые полупроводники называются германиевыми полупроводниками. Германиевые транзисторы всегда имеют металлический корпус, тогда как кремниевые транзисторы могут быть как в металлическом, так и в кварцевом корпусе. В настоящее время широко используются кремниевые транзисторы, на это есть много причин. Основная причина заключается в том, что выходная мощность транзистора Ge ниже, чем у кремниевого транзистора.Кремниевый (Si) транзистор может дать выходную мощность до 25 Вт, тогда как германиевый (Ge) транзистор не может дать такой высокой мощности. Транзисторы Si могут работать на более высокой частоте, чем транзисторы Ge. Si-транзисторы могут работать при сравнительно высоких температурах, тогда как Ge-транзисторы при высоких температурах разрушаются. Коэффициент усиления тока Si-транзистора больше, чем Ge-транзистора. В кремниевом транзисторе при 30°С ток утечки увеличивается до 10 раз. Этот ток утечки повышает температуру коллекторного перехода и может его разрушить.Поэтому по вышеуказанным причинам Si-транзистор используется шире, чем Ge-транзистор. Определите выводы транзистора: Обычно в транзисторах есть три вывода, которые называются эмиттером, базой и коллектором, но в высокочастотном диапазоне (частоты) транзистора есть дополнительная клемма, называемая экраном. Этот вывод обычно подключается к корпусу транзистора. В каждом типе транзистора есть разные способы идентификации этих выводов. В каком-то транзисторе для поиска этих выводов может быть ориентир, по которому мы знаем выводы эмиттера, базы и коллектора.Чтобы идентифицировать выводы некоторых важных транзисторов, мы следуем следующим пунктам.

  1. В настоящее время обычно используются транзисторы фирмы BEL. Транзисторы, которые были доступны из материала Ge, теперь также доступны из материала Si, например, AC 187 и AC 1800 являются Ge-транзисторами, теперь на рынке доступны эквивалентные кремниевые транзисторы BEL с номерами BEL 187 и BEL 188. Идентификация клемм этот тип и другие кремниевые транзисторы мы делаем в соответствии со следующими рисунками: эти транзисторы – БЕЛ 188, БЕЛ187, БЕЛ147, БЕЛ148, БЕЛ158, БЕЛ157 и т. д., формы всех этих транзисторов полукруглые и концевые.’; находятся на прямой линии. Для идентификации выводов берем транзисторы в руки таким образом, чтобы часть транзистора, на которой написаны цифры, оставалась к нам, а выводы оставались нижней стороной. Тогда крайний левый вывод является коллектором, крайний правый – эмиттером, а средний – базой. Эти транзисторы называются кремниевыми плоскостными транзисторами.
  2. некоторые транзисторы специальной формы, выпускаемые фирмой BEL, называются Epitexial транзисторами. Номера этих транзисторов начинались с обозначения ВС, а выводы обозначались согласно рис. Кл.Количество некоторых транзисторов этого типа следующее: BC147, BC148, BC149, BC157, BC158.
  3. Некоторые транзисторы Epitexial компании BEL, номера которых начинаются с BF, идентификация выводов этих транзисторов выполнена в соответствии с рис. (5). Количество некоторых транзисторов этого типа: BE167, BF195, BF197.
  4. Выводы некоторых плоских транзисторов, таких как BEL195, BEL 194 и т. д., отличаются от выводов других плоских транзисторов BEL. Там база и эмиттер меняются местами, выводы идентифицируются согласно рис. (6).показано на рис. (7). Номера некоторых транзисторов этого типа: AC127, AC128, AC187, AC188.
  5. В некоторых транзисторах с металлическим корпусом ближе к выводу имеется металлический наконечник. Тот вывод, который ближе к наконечнику, называется эмиттерным, средний вывод называется базой, а крайний левый вывод называется коллектором, как показано на рис. , 2SC1820.
  6. Некоторые силовые транзисторы имеют особую форму.Обычно есть две клеммы, корпус этих транзисторов, он сам работает как коллектор. Остальные клеммы обозначены согласно рис. (а). Номера некоторых транзисторов этого типа: AD149, AD161, AD162, BU105, BU108, BU205, BU207, 2N3055 и т. д. На корпусе этих транзисторов имеются два отверстия. Расстояние штифтов от одного отверстия меньше, чем другое отверстие. Поставив меньшее отверстие к себе, мы обнаружим, что крайний правый вывод является базой, а левый – эмиттером. Кроме этого, здесь мы даем таблицу для идентификации выводов некоторых других транзисторов.Эти транзисторы используются в разных черно-белых телевизорах.

Идентификация транзисторов N-P-N и P-N-P[]

С помощью мультиметра Sanwa мы можем идентифицировать транзисторы PNP и NPN. В этом процессе, установив мультиметр в диапазон 1Q, мы измеряем сопротивление между эмиттером-базой и базой-коллектором. Подключаем черный щуп мультиметра к базе транзистора и подключаем красный датчик к эмиттеру и коллектору соответственно, если стрелка измерителя показывает низкое сопротивление (т.е. дает большое показание), то транзистор является транзистором NPN.Когда мы подключаем красный щуп к базе и подключаем черный щуп к эмиттеру и коллектору соответственно, и если счетчик показывает низкое сопротивление (означает большое показание), то транзистор будет транзистором P-N-P. Каждый транзистор будет либо типа P-N-P, либо типа N-P-N. Таким образом, измеритель показывает низкое сопротивление только для одной проверки.

Идентификация германиевого или кремниевого транзистора[]

Для изготовления транзисторов используются два типа полупроводников, а именно Si и Ge. Германиевые транзисторы обычно имеют металлический корпус, тогда как кремниевый транзистор может быть как в металлическом, так и в кварцевом корпусе.В этом состоянии их трудно идентифицировать. Измерив сопротивление между эмиттером и коллектором мультиметром sanwa-P-3, мы не можем определить ни транзистор, ни тип P-N-P, ни тип N-P-N. Для этого мы подключаем черный провод мультиметра к коллектору, а красный провод к эмиттеру. Если счетчик показывает высокое сопротивление (означает, что ниддл показывает низкое значение), то меняем местами выводы счетчика, т. е. черный провод подключается к эмиттеру, а красный — к коллектору. Теперь метр показывает низкое сопротивление (означает, что ниддл показывает высокое значение).Таким образом, если сопротивление между эмиттером и коллектором велико и затем низкий уровень, тогда транзистор будет германиевым транзистором. Способ проверки транзистора показан на рис-10. Но если в обоих процессах измеритель показывает высокое сопротивление, то транзистор будет si транзистором.

Идентификация поврежденного транзистора[]

Поврежденные транзисторы могут иметь обрыв цепи, короткое замыкание или стать негерметичными. Проверка этих транзисторов производится мультиметром. Чтобы проверить, исправен ли транзистор или поврежден, мы проверяем транзистор в первую очередь по типу P-N-P.Если мы проверим транзистор N-P-N с помощью процесса проверки P-N-P, и если измеритель показывает низкое сопротивление между базой-эмиттером или базой-коллектором или обоими. Тогда транзистор будет разомкнут (Ckted). После вышеуказанной проверки мы проверяем, изготовлен ли транзистор из Ge или Si. Для этого измеряем сопротивление между эмиттером и коллектором. Для кремниевого транзистора сопротивление между эмиттером и коллектором очень велико, и ниддл не меняет своего положения. Если ниддл показывает очень слабую (маленькую) индикацию, то транзистор негерметичен.Аналогичным образом в Ge транзисторе ниддл должен показывать одно время высокое сопротивление, а другое — низкое сопротивление между эмиттером и коллектором. Но если оба раза метр покажет низкое сопротивление, то транзистор будет негерметичным. А если ниддл дойдет до нуля, то эмиттер и коллектор будут короткими. Точно так же, если в Ge Transistor измеритель показывает высокое сопротивление оба раза (это либо пустяк, либо не больше, либо немного), то эмиттер и коллектор транзистора будут негерметичными и открытыми соответственно.Таким образом мы можем проверить поврежденный транзистор. Заменяем поврежденный транзистор новым транзистором того же типа. Перед установкой нового транзистора мы также должны проверить его. Много раз новый транзистор с тем же номером был недоступен на рынке. В это состояние ставим транзистор с эквивалентным номером. Мы можем найти эквивалентный номер любого транзистора из «Эквивалентной книги» или «Таблицы сравнения транзисторов». Эта книга также дает некоторую другую информацию о напряжении транзистора, которое мы можем дать, идентификацию клемм и упаковки.Там дана полная информация о транзисторах некоторых важных номеров. Которая дана в виде таблицы на последних страницах книги. Смещение транзистора: Подача необходимого питания на клеммы транзистора называется смещением. Если питание на все клеммы неправильное, транзистор не будет работать должным образом. Мы даем два типа смещения транзистору:

Транзистор изготовлен из двух типов полупроводников P-типа и N-типа. Если мы даем положительное питание для P-типа и отрицательное для N-типа, то это называется прямым смещением.Прямое смещение всегда подается на переход базы и эмиттера.

Подача отрицательного напряжения на P-тип и положительного на N-тип называется обратным смещением. Таким образом, в этом смещении мы даем обратную подачу материалам. Обратное смещение всегда подается на переход база-коллектор. Значение обратного смещения всегда больше прямого смещения. В обоих типах смещения база всегда общая, поэтому на базе присутствует как прямое, так и обратное смещение. По этой причине смещение базы называется сигналом переменного тока.Кроме того, на базу подается входной сигнал, который мы хотим усилить. Базовое смещение транзистора зависит от входного сигнала. Если базовое смещение не совпадает с входным сигналом (волной), то волна не будет проходить через транзистор должным образом, а также выход не будет правильным. Таким образом, мы делаем смещение базы в соответствии с входной волной. Это правильное смещение базы. Теперь подробно о смещении транзисторов типа N-P-N и P-N-P. (A) Смещение транзистора P-N-P: На рис. 12 показано смещение транзистора P-N-P.Здесь между базой и эмиттером мы даем прямое смещение, т.е. мы даем положительное питание материалу P-типа. Точно так же мы даем обратное смещение на соединение базы и коллектора, т.е. база получает положительное питание, а коллектор P-типа добавляется к отрицательному питанию. К базе подключены как положительные, так и отрицательные источники питания, поэтому отрицательное питание, вызывающее прямое смещение базы, имеет меньшее значение, чем положительное питание, подключенное к базе.

Проверка транзистора, установленного в цепи[]

Работа транзистора P-N-P[]

Согласно рис. 12, эмиттер смещен в прямом направлении, а переход коллектора смещен в обратном направлении.Так как эмиттер (P-типа) подключен к плюсу питания, то отверстия эмиттера отталкиваются от плюса и подходят к эмиттерному переходу. Под действием электрического давления эти отверстия пересекают эмиттерный переход и попадают в область базы N-типа. Базовая область очень тонкая и состоит из небольшого количества примесей в собственном полупроводнике. Отверстия от эмиттера входят в базовую область с очень большой скоростью, пересекают базовую область и попадают прямо в Р-область коллектора. Кроме того, число электронов в базе смещение базы увеличивает прямое смещение эмиттерного перехода, а значит, увеличивается ток коллектора.Точно так же, если смещение базы увеличивает обратное смещение эмиттера, то ток коллектора уменьшается и может прекратиться. Таким образом, низкое сигнальное напряжение, подаваемое на базу, контролирует большой ток коллектора. Практическое представление смещения: На практике напряжения питания на все выводы транзистора подаются от общего источника питания, на рис. 14 показано практическое представление прямого и обратного смещения для транзисторов N-P-N и P-N-P.

 [Скрыть это сообщение]
 

[Показать больше] Лавинный срыв Из Википедии, свободной энциклопедии • Хотите внести свой вклад в Википедию? • Перейти к: навигация, поиск

Лавинный пробой — это явление, которое может происходить как в изоляционных, так и в полупроводниковых материалах.Это форма умножения электрического тока, которая позволяет очень большим токам течь в материалах, которые в остальном являются хорошими изоляторами. Содержание [Спрятать]

 * 1 Пояснение
   * 2 Лавинный процесс
   * 3 приложения
   * 4 См. также
   * 5 ссылок
 

Пояснение

Лавинный пробой может произойти в изолирующих или полупроводниковых твердых телах, жидкостях или газах, когда электрическое поле в материале достаточно велико, чтобы разогнать свободные электроны до такой степени, что, когда они сталкиваются с атомами в материале, они могут выбить другие электроны: Таким образом, количество свободных электронов быстро увеличивается, поскольку вновь генерируемые частицы становятся частью процесса.Это явление успешно используется в полупроводниковых устройствах специального назначения, таких как лавинный диод, лавинный фотодиод и лавинный транзистор, а также в некоторых газонаполненных трубках. В полупроводниковых устройствах общего назначения, таких как обычные диоды, МОП-транзисторы, транзисторы, это устанавливает верхний предел рабочих напряжений, поскольку связанные электрические поля могут запустить процесс и вызвать чрезмерный (если не неограниченный) ток и разрушение устройства. Когда внутри твердого изоляционного материала происходит лавинный пробой, он почти всегда является разрушительным.Когда лавинообразный эффект возникает без соединения двух электродов, его называют электронной лавиной. Хотя есть некоторое внешнее сходство с пробоем Зенера, физические причины этих двух явлений очень разные.

Лавинный процесс

Лавинный пробой представляет собой процесс умножения тока, происходящий только в сильных электрических полях, который может быть вызван либо наличием очень высоких напряжений, например, в системах электропередачи, либо более умеренными напряжениями, возникающими на очень коротких расстояниях, например как в полупроводниковых приборах.Напряженность электрического поля, необходимая для достижения лавинного пробоя, сильно различается для разных материалов: в воздухе типична 3 МВ/м, в то время как в хорошем изоляторе, таком как некоторые виды керамики, требуются поля свыше 40 МВ/м. Напряженность поля, используемая в полупроводниковых устройствах, использующих лавинный эффект, часто находится в диапазоне 20–40 МВ / м, но сильно различается в зависимости от деталей устройства.

Как только будет достигнута необходимая напряженность поля, все, что необходимо для начала лавинного эффекта, — это свободный электрон, а поскольку даже в самых лучших изоляторах всегда присутствует небольшое количество свободных электронов, лавина всегда будет происходить.В устройствах, использующих лавинный эффект, электрическое поле обычно поддерживается чуть ниже порога, при котором возможен лавинный пробой, в результате чего ток сильно зависит от генерации свободных электронов. В лавинных фотодиодах, например, падающий свет используется для генерации этих свободных электронов.

Когда начинается лавинный пробой, свободные электроны разгоняются электрическим полем до очень высоких скоростей. Когда эти высокоскоростные электроны движутся через материал, они неизбежно сталкиваются с атомами.Если их скорости недостаточно для лавинного пробоя (из-за недостаточной силы электрического поля), они поглощаются атомами и процесс останавливается. Однако, если их скорость достаточно высока, при ударе об атом они выбивают из него электрон, ионизируя его (и это по понятным причинам называется ударной ионизацией). И первоначальный электрон, и тот, который только что был выбит, затем ускоряются электрическим полем и ударяются о другие атомы, в свою очередь выбивая дополнительные электроны.По мере того, как этот процесс продолжается, количество свободных электронов, движущихся через материал, увеличивается экспоненциально, часто достигая максимума всего за пикосекунды. Лавина может привести к протеканию очень больших токов, ограниченных только внешней схемой. Когда все электроны достигают анода, процесс останавливается, если, конечно, не образуются и дырки.

Для транзистора с биполярным переходом сила базового привода оказывает важное влияние на лавинное напряжение. Если к базе подключен низкоомный заряд, то заряд быстро снимается с базы, что помогает сдерживать лавинный процесс, но если база приводится в действие высоким импедансом, например, источником тока, то избыточные заряды остаются в базе. и лавина возникает при более низком электрическом поле.

[править] Приложения

Если ток не ограничен извне, процесс обычно разрушает устройство, в котором он начался, и в таких ситуациях, как изоляторы линий электропередач, это может принять форму взрывного пробоя изолятора. Когда лавинный поток ограничен извне, лавинный пробой может успешно служить нескольким целям. В лавинных транзисторах и лавинных фотодиодах этот эффект используется для умножения обычно крошечных токов, тем самым увеличивая коэффициент усиления устройств: в лавинных фотодиодах может быть достигнуто усиление тока более миллиона.Кроме того, это явление очень быстрое, а это означает, что лавинный ток быстро следует за изменениями лавинного напряжения или начального заряда (количество свободных электронов, доступных для запуска процесса), и это дает лавинным транзисторам и лавинным фотодиодам возможность работать в микроволновом диапазоне. диапазона и в импульсных схемах. В лавинных диодах этот эффект в основном используется для построения схем защиты от перенапряжения и схем опорного напряжения: на самом деле лавинный пробой и пробой Зенера совместно присутствуют в каждом лавинном диоде, в зависимости от напряжения пробоя, которое является ведущим процессом. к лавинному течению.

 [Скрыть это сообщение]
 

[Показать больше] Стабилитрон Из Википедии, свободной энциклопедии (Перенаправлено с поломки Зенера) • Есть вопросы? Узнайте, как задавать вопросы и получать ответы. • Перейти к: навигация, поиск Схематический символ стабилитрона Схематический символ стабилитрона Вольт-амперная характеристика стабилитрона с напряжением пробоя 17 вольт. Обратите внимание на изменение шкалы напряжения между прямым (положительным) направлением и обратным (отрицательным) смещением.Вольт-амперная характеристика стабилитрона с напряжением пробоя 17 вольт. Обратите внимание на изменение шкалы напряжения между прямым (положительным) направлением и обратным (отрицательным) смещением.

Зенеровский диод — это тип диода, который позволяет току течь в прямом направлении, как обычный диод, но также и в обратном направлении, если напряжение больше, чем напряжение пробоя, известное как «напряжение колена Зенера» или «напряжение Зенера». “. Назван в честь Кларенса Зенера, первооткрывателя этого электрического свойства.


Обычный твердотельный диод не будет пропускать значительный ток, если его обратное напряжение ниже обратного напряжения пробоя. Превышая напряжение пробоя обратного смещения, обычный диод подвергается протеканию большого тока из-за лавинного пробоя. Если этот ток не ограничен внешней схемой, диод будет необратимо поврежден. В случае большого прямого смещения (ток течет в направлении стрелки) на диоде наблюдается падение напряжения из-за встроенного напряжения перехода и внутреннего сопротивления.Величина падения напряжения зависит от материала полупроводника и концентрации легирующих примесей.

Стабилитрон обладает почти такими же свойствами, за исключением того, что устройство специально разработано так, чтобы иметь значительно сниженное напряжение пробоя, так называемое напряжение Зенера. Диод Зенера содержит сильно легированный p-n переход, позволяющий электронам туннелировать из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материала n-типа. В атомной модели такое туннелирование соответствует ионизации ковалентных связей.Эффект Зенера был открыт физиком Кларенсом Мелвином Зенером. Диод Зенера с обратным смещением будет демонстрировать контролируемый пробой и пропускать ток, чтобы поддерживать напряжение на стабилитроне на уровне напряжения Зенера. Например, диод с напряжением пробоя Зенера 3,2 В будет демонстрировать падение напряжения 3,2 В, если приложенное к нему обратное напряжение смещения больше, чем его напряжение Зенера. Однако ток не неограничен, поэтому стабилитрон обычно используется для создания опорного напряжения для усилительного каскада или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

Напряжение пробоя можно достаточно точно контролировать в процессе легирования. Доступны допуски в пределах 0,05%, хотя наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%.

Другим механизмом, производящим аналогичный эффект, является лавинный эффект, как в лавинном диоде. Два типа диодов фактически сконструированы одинаково, и в диодах этого типа присутствуют оба эффекта. В кремниевых диодах до примерно 5,6 вольт эффект Зенера является преобладающим эффектом и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент.Выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

В диоде на 5,6 В оба эффекта проявляются вместе, а их температурные коэффициенты четко компенсируют друг друга, поэтому диод на 5,6 В является предпочтительным компонентом для применений, критичных к температуре.

Современные технологии производства позволяют производить устройства с напряжением ниже 5,6 В с незначительными температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает.Диод на 75 В имеет коэффициент в 10 раз больше, чем диод на 12 В.

Все такие диоды, независимо от напряжения пробоя, обычно продаются под общим названием «стабилитрон».

Использование

Стабилитроны широко используются для регулирования напряжения в цепи. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения с обратным смещением стабилитрон проводит ток, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода. С этого момента он поддерживает напряжение на этом значении.

В показанной схеме резистор R обеспечивает падение напряжения между UIN и UOUT. Значение R должно удовлетворять двум условиям:

 1. R должно быть достаточно малым, чтобы ток через D удерживал D в обратном пробое.
 

Значение этого тока указано в техпаспорте на D.

Например, обычное устройство BZX79C5V6[1], стабилитрон 5,6 В 0,5 Вт, имеет рекомендуемый обратный ток 5 мА. Если через D протекает недостаточный ток, то UOUT будет нерегулируемым и будет меньше номинального напряжения пробоя (это отличается от ламп регулятора напряжения, где выходное напряжение будет выше номинального и может возрасти до UIN).При расчете R необходимо учитывать любой ток, протекающий через внешнюю нагрузку, не показанную на этой схеме, подключенную через UOUT.

 2. R должно быть достаточно большим, чтобы ток через D не разрушил устройство.
 

Если ток через D равен ID, его напряжению пробоя VB и максимальной рассеиваемой мощности PMAX, то IDVB < PMAX.

Стабилитрон, используемый таким образом, известен как шунтирующий регулятор напряжения (шунт в данном контексте означает параллельное соединение, а регулятор напряжения представляет собой класс цепей, обеспечивающих стабильное напряжение на любой нагрузке).

Эти устройства также встречаются, как правило, последовательно с переходом база/эмиттер в транзисторных каскадах, где выборочный выбор устройства, сосредоточенного вокруг точки лавины/стабилитрона, может использоваться для введения компенсирующего температурного коэффициента балансировки транзисторного PN перехода . Примером такого использования может быть усилитель ошибки постоянного тока, используемый в стабилизированной системе контура обратной связи цепи питания.

Лавинный диод Из Википедии, свободной энциклопедии • Есть вопросы? Узнайте, как задавать вопросы и получать ответы.• Перейти к: навигация, поиск

Лавинный диод — это диод (обычно сделанный из кремния, но может быть изготовлен из другого полупроводника), который предназначен для пробоя и проводимости при определенном обратном напряжении смещения.

Зенеровский диод демонстрирует похожее действие, но его работа вызвана другим механизмом, называемым пробоем Зенера. Оба эффекта фактически присутствуют в любом таком диоде, но один из них обычно доминирует над другим. Стабилитроны обычно ограничены максимум несколькими десятками вольт, но кремниевые лавинные диоды доступны с напряжением пробоя более 4000 В.[1] Содержание [Спрятать] это все неправильно

 * 1 использование
         о 1.1 Защита
         o 1.2 Генерация радиочастотного шума
   * 2 См. также
   * 3 ссылки
 

использования

Защита

Обычное применение — защита электронных схем от повреждения высоким напряжением. Лавинный диод включен в цепь так, что он имеет обратное смещение. Другими словами, его катод положителен по отношению к аноду. В этой конфигурации диод является непроводящим и не влияет на цепь.Если напряжение превышает расчетный предел, диод подвергается лавинному пробою, в результате чего вредное напряжение уходит на землю. При таком использовании их часто называют фиксирующими диодами, потому что они «фиксируют» напряжение до заданного максимального уровня. Лавинные диоды обычно выбираются для этой роли по напряжению фиксации VBR и максимальному размеру переходного процесса, который они могут поглощать, определяемому либо энергией (в джоулях), либо i2t. Лавинный пробой не является разрушительным, если не допустить перегрева диода.

Генерация радиочастотного шума

Лавинные диоды генерируют радиопомехи; они обычно используются в качестве источников шума в радиооборудовании. Например, они часто используются в качестве источника ВЧ для мостов антенных анализаторов. Лавинные диоды также можно использовать в качестве генераторов белого шума.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.