Вимірювання параметрів польових транзисторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Прилад для перевірки основних параметрів малопотужних польових транзисторів виконаний на основі недорогих цифрових мультиметрів, можливо навіть з несправними перемикачами меж вимірювання. Це мінімізувало витрати праці з монтажу та виготовлення конструкції. Цифрові показання дещо полегшують порівняння транзисторів та підбір пар для диференціальних каскадів. Крутизну транзисторів визначають найпростішим розрахунком.

За своєю діяльності мені часто доводиться ремонтувати контрольно-вимірювальну апаратуру з польовими транзисторами. Вони застосовуються в модуляторах, вхідних каскадах підсилювачів в осцилографах та цифрових вольтметрах, комутаційних пристроях та ін. Наприклад, у вольтметрі В7-38 встановлено близько 30 транзисторів серії КП301. Ці транзистори дуже чутливі до статичної електрики, і найменше недотримання технології монтажу призводить до виходу з ладу. Більшість несправностей приладів, які пов'язані з виходом з ладу польових транзистори, вдається усунути простою заміною, але якщо транзистори використовують у диференціальних або "симетричних" каскадах, їх необхідно підібрати за основними параметрами.

Рис. 1

До основних параметрів польових транзисторів відносяться початковий струм стоку, напруга відсікання та крутість характеристики. Визначити їх, а отже, і ухвалити рішення про придатність польового транзистора до використання можна за допомогою пристрою, схема якого зображена на рис. 1. Змінюючи напругу на затворі та контролюючи струм стоку, можна дізнатися всі три основні параметри. Для транзисторів із затвором на основі р-n переходу або із ізольованим затвором та вбудованим каналом початковий струм стоку IСнач - це струм стоку при нульовому значенні напруги на затворі. Напруга відсічки U3іотс - напруга на затворі, при якому струм стоку досягає близького до нуля значення. Крутизна характеристики визначається як відношення зміни струму стоку ΔIС (мА) до зміни напруги, що викликала його, між затвором і витоком ΔUзі (В): S = ΔIС/Δ U3і- Застосувавши в приладі цифрові вимірювачі струму і напруги, обчислити значення крутизни для транзисторів будь-якої структури буде не складно.

Крутизна S польового транзистора з керуючим р-n переходом залежить від напруги затворів U3і і має максимальне значення Smax при напрузі на затворі, що дорівнює нулю. Якщо виміряно значення початкового струму стоку IСнач і напруги відсічення U3іотс. крутість можна приблизно оцінити за формулами:

Smax = 2Існач/Uзіотс

S = √Існач·Ic/Uзіотс

де напруга – у вольтах, струм – у міліамперах, крутість – у розмірності мА/В [1].

Для транзисторів із ізольованим затвором крутість при струмі стоку Ic та напрузі Uзі можна розрахувати за формулою

S = 2Ic/|Uзі - Uзіотс|

де UЗИотс - напруга відсічення чи граничне напруга (для транзисторів з індукованим затвором).

На основі макета цього пристрою виготовлений прилад для оперативного вимірювання основних параметрів польових транзисторів та контролю їхньої працездатності.

Технічні характеристики

Вимірювана напруга на затворі, ..............-12...+12
Роздільна здатність вольтметра, мВ................10
Вимірюваний струм стоку, мА. .-20... +20
Роздільна здатність міліамперметра, мкА.........10
Похибка вимірювання IСнач та Uзі, %, не більше ...........1
Струм споживання приладу, мА, не більше ..................60

Рис. 2

У приладі є захист транзистора, що перевіряється, від пошкодження.

Схему вимірювача зображено на рис. 2. Для зміни напруги на затворі транзистора використовується змінний резистор R2, підключений до двополярного джерела живлення 2x12, що дозволяє отримати характеристику крутизни будь-якого польового транзистора малої потужності як з n-каналом, так і з р-каналом. Резистор R3 необхідний обмеження струму затвора. Полярність напруги на стоку змінюють перемикачем SB1. Для виключення перевантаження міліамперметра використаний обмежувач струму на транзисторі VT1 та резисторі R1. Обмеження виникає при струмі 25 мА, оскільки максимальний струм, що вимірюється, обраний рівним 20 мА. Діодний міст VD1 забезпечує дію обмежувача за будь-якого напрямку струму стоку. Реле К1 і К2 запобігають виходу з ладу вимірюваного польового транзистора від статичної електрики: поки не натиснута кнопка "Вимірювання" SB2, реле обмотка відключена, а контакти для підключення транзистора замкнуті між собою і на загальний провід. При вимірі кнопка натиснута та через контакти реле транзистор підключений до вимірювальних ланцюгів. Світлодіод HL1 сигналізує про те, що відбувається процес виміру.

Головна частина пристрою – міліамперметр РА1 та вольтметр PV1 – зібрана з готових вузлів мультиметрів M890D. Основа цих мультиметрів – широко відома мікросхема ICL7106. Ці прилади вибрані з-за зручного великого корпусу, щоб знизити витрати праці при виготовленні вимірювача параметрів. Живлення аналого-цифрового перетворювача (АЦП) мультиметра - від двополярного джерела живлення +5/-5, необхідного для мікросхем АЦП та інших елементів устройства. Мікросхема АЦП має таку можливість, якщо мультиметр допрацювати, як показано на фрагменті схеми на рис. 3 (нумерація умовних елементів).

Рис. 3

В основному включенні, що використовується при батарейному живленні, 30,32 і 35 висновки з'єднані разом. При двополярному живленні висновок 30 (низькорівневий ланцюг АЦП) відключають від цієї точки. У цьому випадку мікросхема вимірює різницю потенціалів між висновками 30 та 31, при цьому вхід АЦП відв'язаний від ланцюгів живлення. Єдина умова - напруга в будь-якому вимірювальному ланцюгу не повинна перевищувати напруги живлення АЦП щодо загального дроту. Така доробка описана у [2].

При мінімальних переробках мікросхема забезпечує вимірювання напруги до 200 мВ без дільників. Для побудови вольтметра з межею 20, необхідного для вимірювання напруги затвора, використаний дільник 1:100, що складається з резисторів R5 і R6. Для побудови міліамперметра з межею виміру 20 мА служить резистор R7. При струмі 20 мА на ньому падає напруга 200 мВ, яка вимірює АЦП. Мілліамперметр встановлений у ланцюг витоку і вимірює струм транзистора. Таке рішення продиктоване неможливістю вимірювати струм у ланцюгу стоку, тому що на вимірювальних висновках міліамперметра може бути напруга, що перевищує живильне для мікросхеми АЦП. Вольтметр включений між затвором і витоком, тому через дільник R5R6 протікатиме струм з максимальним значенням не більше 12мкА, що викликатиме помилку у показаннях міліамперметра в одну одиницю молодшого розряду, яка виявляється несуттєвою.

Схему блоку живлення приладу зображено на рис. 4.

Рис. 4

Для зниження напруги до 12 В використовується трансформатор Т1. Далі змінна напруга випрямляється діодним мостом VD1 та фільтрується конденсаторами С1, С2. Стабілізаторами двополярної напруги +12/-12В служать мікросхеми DA1, DA2. Двополярна напруга +5/-5 стабілізує мікросхеми DA3 і DA4. Стабілізатори включені послідовно зменшення падіння напруги на стабілізаторах DA3 і DA4. Схема двополярного джерела живлення може бути будь-якою іншою; можливо навіть використовувати автономне живлення, наприклад, від батарей "Корунд". Для цього потрібно додати перетворювач напруги батареї в необхідне живлення інших вузлів вимірювача.

Рис. 5

Деталі та конструкція. У приладі можна застосувати такі деталі. Резистори R5-R7 - С2-29 або інші з допуском не більше ±0,5 %, хоча номінали можуть відрізнятися від зазначених на схемі; головне – стабільність опору. Інші резистори - будь-які, наприклад МЛТ0.125. Змінний резистор R2 - багатооборотний, наприклад РП1-53 або призначений для прецизійного регулювання (за груботочною схемою) - СП5-35, СП5-40.

Якщо знайти таку не вдасться, резистори R2 і R3 можна замінити аналогом - вузлом з двох змінних та двох постійних резисторів, як це зроблено в моїй конструкції. Схему такого вузла зображено на рис. 5. Резистором R1 напруга встановлюють грубо, а R2 - точно.

Світлодіод можна замінити іншими, наприклад, із серій АЛ 102, АЛ307, КВПД, краще червоного кольору свічення. Діодні мости - КЦ407 з будь-якою літерою, замість них можна застосувати окремі кремнієві діоди з допустимим середнім струмом не менше 200 мА у випрямлячі та 100 мА - в обмежувачі струму. Для спрощення конструкції застосовані мікросхеми інтегральних стабілізаторів 7812, 7912, 7805 та 7905, вітчизняні аналоги яких - відповідно КР142ЕН8Б, КР1162ЕН12А, КР142ЕН5А та КР1162ЕН5А.

Реле - РЕМ60 (виконання РС4.569.435-07) або аналогічні з двома контактними групами на перемикання.

Мережевий трансформатор Т1 -будь-який, що забезпечує вихідну напругу 2х 15 В і струм не менше 100 мА, його можна взяти з мережевого адаптера потужністю не менше 6 Вт. Вторинну обмотку такого трансформатора перемотують для отримання потрібної двополярної напруги. Трансформатор та випрямляч розміщені в корпусі адаптера, а елементи стабілізатора розташовані у корпусі приладу. Прилад з'єднується із адаптером трипровідним кабелем.

Весь вимірювач зібраний у корпусі одного із мультиметрів. При виготовленні приладу мультиметри були розкриті після видалення непотрібних частин плат об'єднані в одному корпусі, як показано на рис. 6.

Рис. 6

Зайві деталі – резистори дільника, перемикач та інше – видаляють (тому приводом для виготовлення такого приладу може бути непереборний дефект перемикача подібного мультиметра). Залишають лише частину плати з мікросхемою ICL7106, індикатором, елементами "обв'язування" мікросхеми та індикатора та кнопками включення, які виконають роль перемикачів SB1, SB2. Друковані провідники, що йдуть до цих перемикачів, мають бути обрізані.

Нижню кришку мультиметра обробці не піддають, а верхню доведеться доопрацювати. В одного приладу кришку спилюють так, щоб залишилася лише частина з індикатором та кнопкою. У другого вирізають середину там, де знаходиться перемикач меж, і це місце вклеюють вирізану частину конструкції першого приладу. При вирізанні частин від верхніх кришок зберігають стійки, в які загвинчують гвинти-саморізи, що скріплюють верхню та нижню кришки. Зверху, біля кнопки, кріплять резистор, що регулює напругу на затворі. Знизу встановлюють роз'єм для підключення транзисторів польових. Як роз'єм використана цангова панель для мікросхем. Середину панелі вирізують і ряд контактів склеюють. Вибір цангової панелі обумовлений високою зносостійкістю.

У моїй конструкції застосовано невелику плату з фольгованого текстоліту, на якій встановлюють панель, світлодіод та реле. У свою чергу, плату двома гвинтами кріплять до лицьової панелі. Зайві отвори на лицьовій панелі заклеюють вирізаною за розміром пластиною з пластмаси або електрокартону, на яку приклеюють надруковану на принтері накладку, її вигляд показаний на рис. 7.

Рис. 7

Більшість транзисторів мають циліндричний корпус із міткою-ключом для визначення висновків. Контакти роз'єму для підключення польових транзисторів з'єднуються між собою відповідно до призначення таким чином, щоб кожен тип транзисторів мав своє місце без необхідності уточнювати цоколівку. У запропонованому варіанті транзистори встановлюють ключем догори. З'єднання окремого виведення корпусу транзисторів із витоком, а другого затвора транзисторів серій КП306, КП350 - зі стоком забезпечують через роз'єм перемичками між відповідними гніздами. Зовнішній вигляд готового приладу показано на рис. 8.

Рис. 8

Перед першим увімкненням приладу необхідно перевірити значення вихідної напруги стабілізатора. Налагодження приладу полягає в налаштуванні обмежувача струму та установці зразкових напруг міліамперметра та вольтметра. Для налаштування обмежувача треба підключити зразковий міліамперметр між контактами "С" та "І" роз'єму для підключення вимірюваного транзистора, натиснути на кнопку "Вимір" і підібрати резистор R1, домагаючись показань 25...30 мА. Можна заздалегідь підібрати транзистор параметром обмеження струму, тоді резистор R1 замінюють перемичкою. Далі зразковий міліамперметр послідовно зі змінним резистором приєднують до цих контактів, встановлюють струм 10 мА і резистором налаштування зразкової напруги домагаються тих же показань міліамперметра приладу. Для налаштування вольтметра зразковий вольтметр підключають до висновків "3" і "І", резистором приладу встановлюють напругу затвора 10 і резистором регулювання вольтметра приладу встановлюють ті ж показання.

Зважаючи на те, що польові транзистори можуть вийти з ладу через статичну електрику, може бути рекомендована наступна методика роботи з приладом. Перед підключенням всі висновки польового транзистора слід замкнути дротяною перемичкою між собою. На приладі встановлюють тип провідності каналу (n- або p-канал), кнопка "Вимір" віджата. Польовий транзистор підключають до свого гнізда, перемичку з висновків знімають, натискають кнопку "Вимір" і контролюють його параметри. Після виміру віджати кнопку, замкнути висновки транзистора між собою і вийняти транзистор з панелі.

За допомогою пристрою легко діагностувати будь-який вид несправності польових транзисторів. Як показала практика, більшість несправностей транзисторів зводиться до великого струму витоку затвора, пробою або обриву каналу або внутрішнього розриву одного з висновків. Якщо при натисканні на кнопку "Вимірювання" напруга на затворі зменшиться порівняно з установленою, то має місце витік струму із затвора. Покази міліамперметра не будуть нульовими при будь-якій напрузі на затворі. У всіх інших випадках неможливість виміряти початковий струм стоку і напруга відсікання говорить про несправність напівпровідникового приладу, що вимірюється.

література

1. Тітце У., Шенк К. Напівпровідникова схемотехніка. - М: Мир, 1983.
2. Садченко Д. А. Сучасні цифрові мультиметри. - М: СОЛОН-Р, 2001.

Автор: В. Андрюшкевич, м. Тула; Публікація: radioradar.net

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Система захисту від підробок на основі піску 04.02.2018 Вчені з університету Копенгагена розробили нову систему маркування з використанням піску, яка, на їхню думку, цілком може покласти край контрафактним товарам. В основі системи оптичної автентифікації лежить звичайний пісок з домішками трьох рідкісноземельних лантанідів (металевих речовин) - європія, тербія та диспрозія - які світяться під впливом різної довжини хвиль. У ємність з піском опускається невеликий шматок липкої стрічки, і тисячі піщинок, що налипли на неї, утворюють унікальний візерунок. Цей візерунок потім можна наносити на метал, скло чи шкіру. Потім мітка фотографується при дії різної довжини хвиль і три зображення з частинками європію, тербію та диспрозію накладаються один на інший. Далі цю інформацію оцифровують та зберігають у базі даних виробника. Для верифікації виробу використовується спеціальний пристрій та цифровий ключ. За розрахунками розробників, що кодує ємність системи дорівнює 6х10 104 ступеня, що виключає можливість підробки. Вартість нанесення однієї мітки складе близько однієї датської крони. Наразі вчені тестують технології сканування таких "відбитків". Доступною така система може стати вже наступного року.

Інші цікаві новини:

▪ Ультраяскравий світлодіод білого кольору свічення

▪ Розумний дверний замок від Huawei

▪ Клейстер із мідій

▪ Стельова точка доступу TP-Link EAP610

▪ Прання майже без води

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Досліди з хімії. Добірка статей

▪ стаття Психологія праці. Конспект лекцій

▪ стаття Навіщо 1813 року багаті німкені із задоволенням міняли золоті прикраси на залізні? Детальна відповідь

▪ стаття Експлуатація газового господарства організацій. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Помади для волосся. Прості рецепти та поради

▪ стаття Хустка-несучка. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024