к (рис. 1.20).
Рис. 1.20.Движение электронов в транзисторе р-n-р
Существуют три основные схемы включения транзисторов — с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Каждая схема обладает собственными уникальными характеристиками. Рис. 1.21. и табл. 1.1. показывают их основные различия.
Рис. 1.21.Три основных схемы включения транзистора
Работа схем и рекомендации по поиску неисправностей в них более подробно обсуждаются в следующих главах. Транзисторы обычно тестируют с помощью специального устройства, или с помощью омметра (рис. 1.22).
Рис. 1.22.Проверка транзистора на короткое замыкание и обрыв с использованием омметра
Имейте в виду; что транзистор фактически представляет собой два включенных в разные стороны диода и, следовательно, может быть проверен аналогично диоду. Для тестирования транзистора на короткое замыкание или обрыв подключите положительный контакт омметра (Rx100) к базе, а отрицательный — к эмиттеру n-р-n-транзистора. Теперь переход база-эмиттер смещен в прямом направлении и его сопротивление должно быть низким. Поменяв контакты местами мы сместим переход база-эмиттер в обратном направлении, и омметр будет показывать большое сопротивление. Переход коллектор-база проверяется аналогично.
Помните, что всегда должны наблюдаться малые/большие показания омметра. Если при любом положении контактов прибора наблюдается большое сопротивление, это означает, что в транзисторе произошел обрыв, а в случае малого сопротивления в обоих измерениях — короткое замыкание (при проверке не включенного в схему транзистора).
Во многих случаях можно проверить подобным образом транзисторы и в схеме. Если при тестировании в схеме данные показывают на вероятную неисправность транзистора, рекомендуется извлечь его из схемы и снова проверить.
Использование омметра является способом, который помогает определить, какому назначению соответствует конкретный вывод и/или качество транзистора. Сначала найдите эмиттер и коллектор, используя руководство изготовителя со схемой или с помощью измерений малое/большое омметром. Поместите один контакт омметра на эмиттер, а другой — на коллектор. Омметр покажет некую величину. Теперь закоротите базу на эмиттер. Сопротивление на приборе должно возрасти. При замыкании базы на коллектор сопротивление должно уменьшаться (рис. 1.23).
Рис. 1.23.Проверка качества транзистора с помощью омметра
Полевой транзистор (ПТ) представляет собой класс приборов, который часто используется в электронных схемах. Хотя по внешнему виду он похож на биполярный транзистор (n-р-n и р-n-р), полевой транзистор имеет другую конструкцию: три вывода — исток, затвор и сток, которые соответствуют эмиттеру, базе и коллектору биполярного транзистора (рис. 1.24).
Рис. 1.24.Изображение на схеме полевых транзисторов с каналами n и р типа
Движение заряженных частиц происходит между истоком и стоком по «резистивной», то есть образованной полупроводниковой подложкой, части ПТ. Затвор представляет собой диодный переход, который смещен в обратном направлении, в отличие от прямо смещенного перехода биполярного транзистора. Поэтому затвор имеет очень высокое сопротивление, обеспечивая высокий входной импеданс, необходимый во многих цепях.
Устройство, имеющее плоскостной затвор, называется полевым транзистором с управляющим р-n-переходом между затвором и каналом. Такой ПТ можно проверить с помощью омметра аналогично биполярному транзистору. Омметр (Rx100) покажет результаты, аналогичные измерениям диода (большое/малое сопротивление) между стоком и затвором. Подобным же образом проверяется переход исток-затвор. Большие величины сопротивления, измеренные омметром, в обоих случаях указывает на обрыв в транзисторе, малые — на замыкание. В исправном транзисторе омметр при включении между истоком и стоком показывает малое сопротивление при любой полярности. Большое сопротивление при обоих измерениях указывает на обрыв в цепи (рис. 1.25).
Рис. 1.25. Проверка полевого транзистора с управляющим р-n-переходом на обрыв и короткое замыкание с использованием омметра
Аббревиатура МОП обозначает металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор. Прибор называют также полевым транзистором с изолированным затвором, поскольку затвор здесь электрически изолирован от канала исток-сток (то есть от полупроводниковой подложки) тонким слоем диоксида кремния (рис. 1.26).
Рис. 1.26.Схематическое изображение МОП-транзисторов с n- и р-каналом
МОП-транзистор может иметь канал p-типа или n-типа. Ток, протекающий в p-канале, уменьшается за счет положительного напряжения и увеличивается при приложении отрицательного напряжения. Существует три основных типа МОП-транзисторов, различающиеся по зависимости состояния канала от напряжения на затворе.
1. При прямом смещении проводит ток от истока к стоку и остается в режиме «отсечки» (то есть тока нет) при нулевом смещении.
2. Проводит при нулевом смещении и уменьшает ток при обратном смещении, а при достаточном обратном смещении переходит в режим отсечки.
3. При нулевом смещении обладает определенной проводимостью. При обратном смещении ток уменьшается, а при прямом возрастает.
Транзисторы МОП имеют высокий входной импеданс, кроме того, они чувствительны к статическому электричеству и с ними надо обращаться аккуратно.
По этой причине при перемещении у МОП-транзисторов затвор и исток закорачиваются. Для этого их выводы скручиваются вместе, или на них надевается специальная пружина. Защищенный МОП-транзистор с двойным затвором позволяет решить эту проблему, правда, за счет уменьшения входного сопротивления (рис. 1.27).
Рис. 1.27.Схематическое изображение двухзатворного МОП-транзистора и каналом n-типа
При соединении выводов затворов вместе он работает как обычный МОП-транзистор, и его можно проверить с помощью омметра. Межу затвором и стоком или истоком должно быть нулевое сопротивление. Какие-либо показания омметра означают короткое замыкание. Для проверки состояния перехода сток-исток подключите между затвором и стоком резистор 15 кОм. Если сопротивление изменяется, это означает, что MOSFET исправен. Но имейте в виду, что наилучшим способом проверки является замена или использование тестового оборудования (рис. 1.28).
Рис. 1.28.Проверка МОП-транзистора на обрыв и короткое замыкание с использованием омметра
Существуют различные методы тестирования. Многие из них можно прямо или косвенно использовать для определения работоспособности транзистора. Помимо проверки сопротивления и использования устройств тестирования компонентов можно также применять:
♦ измерения напряжения;
♦ нагревание и/или охлаждение;
♦ контроль прохождения сигналов;
♦ замену;
♦ запирание транзистора.
Измерения напряжения могут быть полезны для определения работоспособности схемы с транзистором. Например, на схеме изготовителем указаны номинальные рабочие значения напряжения. Если в транзисторе обрыв или он не проводит ток, то напряжение на коллекторе будет полным — 10 В, а не 6 В как в обычном состоянии. Когда прибор закорочен, через него будет течь чрезмерный ток. Это увеличит нагрузку цепи. Поэтому если напряжение на коллекторе низкое, эго может указывать на короткое замыкание транзистора или наличие неисправного резистора смещения (рис. 1.29).
Рис. 1.29. Типичные рабочие напряжения транзистора
Часто можно проверить транзисторы при помощи температурного теста. Сначала нагрейте предположительно неисправный прибор с помощью фена или горячего жала паяльника. Если это вызывает пробой, используйте химический охладитель или холодный воздух от вентилятора. Если при охлаждении транзистор возобновляет нормальную работу, его можно считать неисправным. Термозависимый режим работы обычно свидетельствует о неисправности и чреват выходом из строя при продолжительной работе.
Повышение температуры увеличивает количество заряженных частиц, что в свою очередь вызывает выделение тепла, которое заставляет проводить еще больший ток. В конце концов, транзистор разрушает себя. Такой процесс называется тепловой пробой. Помните: не следует без особой надобности подвергать прибор слишком сильной тепловой атаке, так как это может привести к фатальным повреждениям.
Контроль прохождения сигналов также может быть использован для локализации неисправного транзистора. Например, подавая сигнал в каждый каскад приемника, начиная с динамика и продвигаясь к входному каскаду, вы найдете место, где неисправный транзистор (в котором произошел, например, обрыв) не позволяет сигналу пройти.
Замена транзистора может быть эффективна для определения неисправного прибора. Помните, что при этом вы, должны использовать аналогичную модель. Многие специалисты предпочитают сначала присоединить новый транзистор к обратной стороне печатной платы, где расположены дорожки, чтобы удостовериться, что подозреваемый прибор действительно неисправен. Это может сэкономить ценное рабочее время.
Другой прием заключается в замыкании базы и эмиттера, при котором происходит запирание транзистора (рис. 1.30).
Рис. 1.30.Отключение транзистора с помощью закорачивания базы и эмиттера
В этом случае должна наблюдаться заметная разница в работе всего устройства по сравнению с нормальным режимом. Если явных перемен не обнаружено, прибор, скорее всего, неисправен. При проведении этого теста соблюдайте осторожность, чтобы не замкнуть коллектор и базу, поскольку это может заставить транзистор пропускать большой ток и вывести его из строя. Кроме того, этот метод пригоден только для некоторых схем, в частности для усилителей и генераторов колебаний.