Блок питания для usb паяльника. Самый маленький USB паяльник. Потребление энергии паяльником

Транзистор – полупроводниковый прибор, основное назначение которого – использование в схемах для усиления или генерирования сигналов, а также для электронных ключей.

В отличие от диода, транзистор имеет два p-n-перехода, соединенных последовательно. Между переходами располагаются зоны, имеющие разную проводимость (типа «n» или типа «р»), к которым подключаются выводы для подключения. Вывод от средней зоны называется «базой», а от крайних – «коллектор» и «эмиттер».

Разница между зонами «n» и «p» состоит в том, что у первой есть свободные электроны, а у второй – так называемые «дырки». Физически «дырка» означает нехватку электрона в кристалле. Электроны под действием поля, создаваемого источником напряжения, двигаются от минуса к плюсу, а «дырки» — наоборот. При соединении между собой областей с разной проводимостью электроны и «дырки» диффузируют и на границе соединения образуется область, называемая p-n-переходом. За счет диффузии область «n» оказывается заряженной положительно, а «р» — отрицательно, а между областями с различной проводимостью возникает собственное электрическое поле, сосредоточенное в области p-n-перехода.

При подключении плюсового вывода источника к области «р», а минуса – к «n» его электрическое поле компенсирует собственное поле p-n-перехода, и через него проходит электрический ток. При обратном подключении поле от источника питания складывается с собственным, увеличивая его. Переход запирается, и ток через него не проходит.

В составе транзистора есть два перехода: коллекторный и эмиттерный. Если подключить источник питания только между коллектором и эмиттером, то ток через него не пойдет. Один из переходов оказывается запертым. Чтобы его открыть, на базу подается потенциал. В результате на участке коллектор-эмиттер возникает ток, который в сотни раз больше тока базы. Если при этом ток базы изменяется во времени, то ток эмиттера в точности повторяет его, но с большей амплитудой. Этим и обусловлены усилительные свойства.

В зависимости от комбинации чередования зон проводимости различают транзисторы p-n-p или n-p-n. Транзисторы p-n-p открываются при положительном потенциале на базе, а n-p-n – при отрицательном.

Рассмотрим несколько способов, как проверить транзистор мультиметром.

Проверка транзистора омметром

Поскольку в составе транзистора имеется два p-n-перехода, то их исправность можно проверить по методике, используемой для тестирования полупроводниковых диодов. Для этого его можно представить эквивалентом встречного соединения двух полупроводниковых диодов.

Критериями исправности для них является:

• Низкое (сотни Ом) сопротивление при подключении источника постоянного тока в прямом направлении;
• Бесконечно большое сопротивление при подключении источника постоянного тока в обратном направлении.

Мультиметр или тестер измеряют сопротивление, используя собственный вспомогательный источник питания – батарейку. Напряжение ее невелико, но его достаточно, чтобы открыть p-n-переход. Меняя полярность подключения щупов от мультиметра к исправному полупроводниковому диоду, в одном положении мы получаем сопротивление в сотню Ом, а в другом – бесконечно большое.

Полупроводниковый диод бракуется, если

• в обоих направлениях прибор покажет обрыв или ноль;
• в обратном направлении прибор покажет любую значащую величину сопротивления, но не бесконечность;
• показания прибора будут нестабильными.

При проверке транзистора потребуется шесть измерений сопротивлений мультиметром:

• база-эмиттер прямое;
• база-коллектор прямое;
• база-эмиттер обратное;
• база-коллектор обратное;
• эмиттер-коллектор прямое;
• эмиттер-коллектор обратное.

Критерием исправности при измерении сопротивления участка коллектор-эмиттер является обрыв (бесконечность) в обоих направлениях.

Коэффициент усиления транзистора

Различают три схемы подключения транзистора в усилительные каскады:

• с общим эмиттером;
• с общим коллектором;
• с общей базой.

Все они имеют свои характеристики, а наиболее распространена схема с общим эмиттером. Любой транзистор характеризуется параметром, определяющим его усилительные свойства – коэффициент усиления. Он показывает, во сколько раз ток на выходе схемы будет больше, чем на входе. Для каждой из схем включения имеется свой коэффициент, разный для одного и того же элемента.

В справочниках приводится коэффициент h21э – коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером.

Как проверить транзистор, измеряя коэффициент усиления

Одним из методов проверки исправности транзистора является измерение его коэффициента усиления h21э и сравнение его с паспортными данными. В справочниках дается диапазон, в котором может находиться измеренное значение для данного типа полупроводникового прибора. Если измеренное значение укладывается в диапазон, то он исправен.

Измерение коэффициента усиления производится еще и для подбора компонентов с одинаковыми параметрами. Это необходимо для построения некоторых схем усилителей и генераторов.

Для измерения коэффициента h21э мультиметр имеет специальный предел измерения, обозначенный hFE. Буква F обозначает «forward» (прямая полярность), а «Е» — схему с общим эмиттером.

Для подключения транзистора к мультиметру на его передней панели установлен универсальный разъем, контакты которого обозначены буквами «ЕВСЕ». Согласно этой маркировке подключаются выводы транзистора «эмиттер-база-коллектор» или «база-коллектор-эмиттер», в зависимости от их расположения у конкретной детали. Для определения правильного расположения выводов придется воспользоваться справочником, там же заодно можно узнать и коэффициент усиления.

Затем подключаем транзистор к разъему, выбрав предел измерения мультиметра hFE. Если его показания соответствуют справочным – проверяемый электронный компонент исправен. Если нет, или прибор показывает что-то невразумительное – транзистор вышел из строя.

Полевой транзистор

Полевой транзистор отличается от биполярного по принципу действия. Внутрь пластины кристалла одной проводимости («р» или «n») посередине внедряется участок с другой проводимостью, называемый затвором. По краям кристалла подключаются выводы, называемые истоком и стоком. При изменении потенциала на затворе изменяется величина токопроводящего канала между стоком и истоком и ток через него.

Входное сопротивление полевого транзистора очень большое, а вследствие этого он имеет большой коэффициент усиления по напряжению.

Как проверить полевой транзистор

Рассмотрим проверку на примере полевого транзистора с n-каналом. Порядок действий будет таким:

1. Переводим мультиметр на режим прозвонки диодов.
2. Плюсовой вывод от мультиметра подключаем к истоку, минусовой – к стоку. Прибор покажет 0,5-0,7 В.
3. Меняем полярность подключения на противоположную. Прибор покажет обрыв.
4. Открываем транзистор, подключив минусовой провод к истоку, а плюсовым коснувшись затвора. За счет существования входной емкости элемент остается открытым некоторое время, это свойство и используется для проверки.
5. Плюсовой провод перемещаем на сток. Мультиметр покажет 0-800 мВ.
6. Меняем полярность подключения. Показания прибора не должны измениться.
7. Закрываем полевой транзистор: плюсовой провод к истоку, минусовой – к затвору.
8. Повторяем пункты 2 и 3, ничего не должно измениться.

Полупроводниковые элементы используются практически во всех электронных схемах. Те, кто называют их наиболее важными и самыми распространенными радиодеталями абсолютно правы. Но любые компоненты не вечны, перегрузка по напряжению и току, нарушение температурного режима и другие факторы могут вывести их из строя. Расскажем (не перегружая теорией), как проверить работоспособность различных типов транзисторов (npn, pnp, полярных и составных) пользуясь тестером или мультиметром.

С чего начать?

Прежде, чем проверить мультиметром любой элемент на исправность, будь то транзистор, тиристор, конденсатор или резистор, необходимо определить его тип и характеристики. Сделать это можно по маркировке. Узнав ее, не составит труда найти техническое описание (даташит) на тематических сайтах. С его помощью мы узнаем тип, цоколевку, основные характеристики и другую полезную информацию, включая аналоги для замены.

Например, в телевизоре перестала работать развертка. Подозрение вызывает строчный транзистор с маркировкой D2499 (кстати, довольно распространенный случай). Найдя в интернете спецификацию (ее фрагмент показан на рисунке 2), мы получаем всю необходимую для тестирования информацию.

Рисунок 2. Фрагмент спецификации на 2SD2499

Большая вероятность, что найденный даташит будет на английском, ничего страшного, технический текст легко воспринимается даже без знания языка.

Определив тип и цоколевку, выпаиваем деталь и приступаем к проверке. Ниже приведены инструкции, с помощью которых мы будем тестировать наиболее распространенные полупроводниковые элементы.

Проверка биполярного транзистора мультиметром

Это наиболее распространенный компонент, например серии КТ315, КТ361 и т.д.

С тестированием данного типа проблем не возникнет, достаточно представить pn переход в как диод. Тогда структуры pnp и npn будут иметь вид двух встречно или обратно подключенных диодов со средней точкой (см. рис.3).

Рисунок 3. «Диодные аналоги» переходов pnp и npn

Присоединяем к мультиметру щупы, черный к «СОМ» (это будет минус), а красный к гнезду «VΩmA» (плюс). Включаем тестирующее устройство, переводим его в режим прозвонки или измерения сопротивления (достаточно установить предел 2кОм), и приступаем к тестированию. Начнем с pnp проводимости:

1. Присоединяем черный щуп к выводу «Б», а красный (от гнезда «VΩmA») к ножке «Э». Смотрим на показания мультиметра, он должен отобразить величину сопротивления перехода. Нормальным считается диапазон от 0,6 кОм до 1,3 кОм.
2. Таким же образом проводим измерения между выводами «Б» и «К». Показания должны быть в том же диапазоне.

Если при первом и/или втором измерении мультиметр отобразит минимальное сопротивление, значит в переходе(ах) пробой и деталь требует замены.

1. Меняем полярность (красный и черный щуп) местами и повторяем измерения. Если электронный компонент исправный, отобразится сопротивление, стремящееся к минимальному значению. При показании «1» (измеряемая величина превышает возможности устройства), можно констатировать внутренний обрыв в цепи, следовательно, потребуется замена радиоэлемента.

Тестирование устройства обратной проводимости производится по такому же принципу, с небольшим изменением:

1. Красный щуп подключаем к ножке «Б» и проверяем сопротивление черным щупом (прикасаясь к выводам «К» и «Э», поочередно), оно должно быть минимальным.
2. Меняем полярность и повторяем измерения, мультиметр покажет сопротивление в диапазоне 0,6-1,3 кОм.

Отклонения от этих значений говорят о неисправности компонента.

Проверка работоспособности полевого транзистора

Этот тип полупроводниковых элементов также называют mosfet и моп компонентами. На рисунке 4 показано графическое обозначение n- и p-канальных полевиков в принципиальных схемах.

Рис 4. Полевые транзисторы (N- и P-канальный)

Для проверки этих устройств подключаем щупы к мультиметру, таким же образом, как и при тестировании биполярных полупроводников, и устанавливаем тип тестирования «прозвонка». Далее действуем по следующему алгоритму (для n-канального элемента):

1. Касаемся черным проводом ножки «с», а красным – вывода «и». Отобразится сопротивление на встроенном диоде, запоминаем показание.
2. Теперь необходимо «открыть» переход (получится только частично), для этого щуп с красным проводом соединяем с выводом «з».
3. Повторяем измерение, проведенное в п. 1, показание изменится в меньшую сторону, что говорит о частичном «открытии» полевика.
4. Теперь необходимо «закрыть» компонент, с этой целью соединяем отрицательный щуп (провод черного цвета) с ножкой «з».
5. Повторяем действия п. 1, отобразится исходное значение, следовательно, произошло «закрытие», что говорит об исправности компонента.

Для тестирования элементов p-канального типа последовательность действий остается той же, за исключением полярности щупов, ее нужно поменять на противоположную.

Заметим, что биполярные элементы, у которых изолированный затвор (IGBT), тестируются также, как описано выше. На рисунке 5 показан компонент SC12850, относящийся к этому классу.

Рис 5. IGBT транзистор SC12850

Для тестирования необходимо выполнить те же действия, что и для полевого полупроводникового элемента, с учетом, что сток и исток последнего будут соответствовать коллектору и эмиттеру.

В некоторых случаях потенциала на щупах мультиметра может быть недостаточно (например, чтобы «открыть» мощный силовой транзистор), в такой ситуации понадобится дополнительное питание (хватит 12 вольт). Подключать его нужно через сопротивление 1500-2000 Ом.

Проверка составного транзистора

Такой полупроводниковый элемент еще называют «транзистор Дарлингтона», по сути это два элемента, собранные в одном корпусе. Для примера, на рисунке 6 показан фрагмент спецификации к КТ827А, где отображена эквивалентная схема его устройства.

Рис 6. Эквивалентная схема транзистора КТ827А

Проверить такой элемент мультиметром не получится, потребуется сделать простейший пробник, его схема показана на рисунке 7.

Рис. 7. Схема для проверки составного транзистора

Обозначение:

• Т – тестируемый элемент, в нашем случае КТ827А.
• Л – лампочка.
• R – резистор, его номинал рассчитываем по формуле h21Э*U/I, то есть, умножаем величину входящего напряжения на минимальное значение коэффициента усиления (для КТ827A – 750), полученный результат делим на ток нагрузки. Допустим, мы используем лампочку от габаритных огней автомобиля мощностью 5 Вт, ток нагрузки составит 0,42 А (5/12). Следовательно, нам понадобится резистор на 21 кОм (750*12/0,42).

Тестирование производится следующим образом:

1. Подключаем к базе плюс от источника, в результате должна засветиться лампочка.
2. Подаем минус – лампочка гаснет.

Такой результат говорит о работоспособности радиодетали, при других результатах потребуется замена.

Как проверить однопереходной транзистор

В качестве примера приведем КТ117, фрагмент из его спецификации показан на рисунке 8.

Рис 8. КТ117, графическое изображение и эквивалентная схема

Проверка элемента осуществляется следующим образом:

Переводим мультиметр в режим прозвонки и проверяем сопротивление между ножками «Б1» и «Б2», если оно незначительное, можно констатировать пробой.

Как проверить транзистор мультиметром, не выпаивая их схемы?

Этот вопрос довольно актуальный, особенно в тех случаях, если необходимо тестировать целостность smd элементов. К сожалению, только биполярные транзисторы можно проверить мультиметром не выпаивая из платы. Но даже в этом случае нельзя быть уверенным в результате, поскольку не редки случаи, когда p-n переход элемента зашунтирован низкоомным сопротивлением.

В процессе конструирования и ремонта электроники и радиотехники частенько возникает необходимость проверять работоспособность схемы и различных ее элементов. Многое зависит от того, в каком состоянии находится элемент, нужно ли его заменить.

Как сделать это с транзистором на плате, лишний раз не выпаивая его – задачка проста и сложна одновременно. Важно понимать, как правильно это сделать. С чего начать. Но – обо все по-порядку.

Особенности устройства

По своим конструктивным особенностям все транзисторы бывают:

• Биполярными (БТ);
• Полевыми или униполярными (ПТ);
• Составными (СТ).

Перед тем как приступить к проверке целостности детали цифровым мультиметром важно понять, что из себя представляет БТ. Это – трехслойный полупроводник. Грубо говоря, это 2 диода, соединенные между собой. Изображая его таким образом, будет легче понять схему его проверки на самой плате без выпайки.

По проводимости, биполярные полупроводники бывают двух видов:

• n-p-n;
• p-n-p;

Их также легче всего представить в виде диодов, фотографии которых часто размещают, чтобы пояснить важность понимания структуры и принципа его действия. Ток на выходе возникает при участии дырок и электронов – двух разнополярных носителей, позволяющих им управлять.

Контакты, задействованные в полупроводнике, называют:

• базой;
• эмиттером;
• коллектором.

К базе подключается средний слой. К эмиттеру и коллектору – крайние. Направление тока маркируют стрелкой. Она расположена возле эмиттера.

Проверка транзистора – это выявление наличия сопротивления между его переходами под обратным и прямым напряжением. Когда его нет, значит деталь вышла из строя и непригодна к дальнейшему применению.

В ПТ электрическое поле направлено перпендикулярно текущему току. Их контакты называются так:

• затвор;
• сток;
• исток.

Также в их конструкции есть дополнительный (проводящий слой) для протекания по нему электротока.

ПТ бывают в различных модификациях. С «п» или «р» каналами, горизонтальным и вертикальным расположением, приповерхностной и объемной конфигурацией.

Проверяем БТ

Перед началом тестов важно убедиться что батарея мультиметра не разряжена и устройство работает нормально. Выставляем прибор в режим измерения сопротивления или полупроводников (должна появиться на дисплее единичка) и соединяем концы красного и черного щупов. Когда мультиметр исправен, он издаст писк, и на дисплее появится цифра «0».

Проверить биполярный транзистор можно следуя простой инструкции:

Правильно соединяем выходы БТ и мультиметра. Нам важно определиться в том, как точно идентифицировать выходы, относящиеся к эмиттеру, базе и коллектору, выявить пары.

Ставим черный щуп на первый электрод. Будем считать его базой. Красным щупом касаемся двух оставшихся контактов поочередно. Переход «эмиттер-база» покажет большее падение сопротивления, чем у «коллектор-база».

Потом меняем щупы местами. Красный щуп ставим на выявленную базу и продолжаем измерения.

Когда БТ исправен, одна полярность должна показывать определенное сопротивление (не равное нулю), другая – бесконечное (на дисплее «1»).

В конечном счете, нам нужно проверить целостность переходом между следующими парами:

• База-коллектор:
• Эмиттер-коллектор;
• База-эмиттер.

Многие ищут альтернативу мультиметру, проверяют транзистор с помощью ламп под нагрузкой и прочего, на плате, не выпаивая его. После того как он окончательно сгорит, они понимают, что были неправы!

Проверяем ПТ

От функционирования таких электронных устройств зависит работа видеоаппаратуры, мониторов, блоков питания. При их проверке могут возникнуть проблемы, когда хотят их проверить, не выпаивая из микросхемы.

Обычно используются довольно мощные полевые транзисторы, склонные к накоплению пассивного статического заряда. При проверке их нужно соблюдать осторожность, проводить ее с использованием антистатического браслета.

Нужно точно знать расположение основных выходов – истока, стока и затвора, обращать внимание на маркировку, чтобы проверить этот вид транзистора своими руками.

Об исправности устройства можно судить, когда мультиметр показывает бесконечно большое сопротивление между парами контактов. Проверка его осуществляется по той же схеме, что и БТ.

Переход сток-исток может иметь диод-перемычку. Важно правильно его прозвонить, чтобы убедиться что транзистор исправен. Меняем щупы местами, смотрим на показания мультимера.

Составные транзисторы проверяются так же как и биполярные. У них такие же выходы контактов для тестирования. Они предназначены для работы с большими токовыми нагрузками. Их можно встретить в усилителях мощности и стабилизаторах.

Наличие в собственной схеме нескольких биполярных транзисторов позволяет им значительно поднять коэффициент усиления тока.

Проверка не вызовет сложности при наличии исправного мультиметра. Важно убедиться, что батарея – не разряжена, а провода щупов – не порваны.От того, как будет проверен элемент, будет зависеть дальнейшая работа всего устройства.

Фото процесса проверки транзистора