Меню

Начальный ток стока полевого транзистора как измерить



Измерение параметров полевых транзисторов

Прибор для проверки основных параметров маломощных полевых транзисторов выполнен на основе недорогих цифровых мультиметров, возможно, даже с неисправными переключателями пределов измерения. Это минимизировало затраты труда по монтажу и изготовлению конструкции. Цифровые показания несколько облегчают сравнение транзисторов и подбор пар для дифференциальных каскадов. Крутизну транзисторов определяют простейшим расчетом.

По роду своей деятельности мне часто приходится ремонтировать контрольно-измерительную аппаратуру с полевыми транзисторами. Они применяются в модуляторах, входных каскадах усилителей в осциллографах и цифровых вольтметрах, коммутационных устройствах и пр. Например, в вольтметре В7-38 установлено около 30 транзисторов серии КП301. Эти транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, и малейшее несоблюдение технологии монтажа приводит к выходу их из строя. Большинство неисправностей приборов, которые связаны с выходом из строя полевых транзисторов, удается устранить простой заменой, но если транзисторы используют в дифференциальных или «симметричных» каскадах, их необходимо подобрать по основным параметрам.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 1
К основным параметрам полевых транзисторов относятся начальный ток стока, напряжение отсечки и крутизна характеристики. Определить их, а следовательно, и принять решение о пригодности полевого транзистора к использованию возможно с помощью устройства, схема которого изображена на рис. 1. Изменяя напряжение на затворе и контролируя ток стока, можно узнать все три основных параметра. Для транзисторов с затвором на основе р-n перехода или с изолированным затвором и встроенным каналом начальный ток стока IСнач — это ток стока при нулевом значении напряжения на затворе. Напряжение отсечки U3иотс — напряжение на затворе, при котором ток стока достигает близкого к нулю значения. Крутизна характеристики определяется как отношение изменения тока стока ΔIС (мА) к вызвавшему его изменению напряжения между затвором и истоком ΔUзи (В): S = ΔIС/Δ U3и- Применив в приборе цифровые измерители тока и напряжения, вычислить значение крутизны для транзисторов любой структуры будет несложно.

Крутизна S полевого транзистора с управляющим р-n переходом зависит от напряжения затвор- исток U3и и имеет максимальное значение Smax при напряжении на затворе, равном нулю. Если измерены значения начального тока стока IСнач и напряжения отсечки U3иотс. крутизну можно приблизительно оценить по формулам:

где напряжение — в вольтах, ток — в миллиамперах, крутизна — в размерности мА/В [1].

Для транзисторов с изолированным затвором крутизну при токе стока Ic и напряжении Uзи можно рассчитать по формуле

S = 2Ic/|Uзи — Uзиотс|

где UЗИотс — напряжение отсечки либо пороговое напряжение (для транзисторов с индуцированным затвором).

На основе макета этого устройства изготовлен прибор для оперативного измерения основных параметров полевых транзисторов и контроля их работоспособности.

Технические характеристики
Измеряемое напряжение на затворе, В . -12. +12
Разрешающая способность вольтметра, мВ. 10
Измеряемый ток стока, мА . .-20. +20
Разрешающая способность миллиамперметра, мкА. 10
Погрешность измерения IСнач и Uзи, %, не более . 1
Ток потребления прибора, мА, не более . 60

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 2

В приборе есть защита проверяемого транзистора от повреждения.

Схема измерителя изображена на рис. 2. Для изменения напряжения на затворе транзистора используется переменный резистор R2, подключенный к двухполярному источнику питания 2×12 В, что позволяет получить характеристику крутизны любого полевого транзистора малой мощности как с n-каналом, так и с р-каналом. Резистор R3 необходим для ограничения тока затвора. Полярность напряжения на стоке изменяют переключателем SB1. Для исключения перегрузки миллиамперметра использован ограничитель тока на транзисторе VT1 и резисторе R1. Ограничение возникает при токе 25 мА, поскольку максимальный измеряемый ток выбран равным 20 мА. Диодный мост VD1 обеспечивает действие ограничителя при любом направлении тока стока. Реле К1 и К2 предотвращают выход из строя измеряемого полевого транзистора от статического электричества: пока не нажата кнопка «Измерение» SB2, обмотка реле отключена, а контакты для подключения транзистора замкнуты между собой и на общий провод. При измерении кнопка нажата и через контакты реле транзистор подключен к измерительным цепям. Светодиод HL1 сигнализирует о том, что происходит процесс измерения.

Главная часть устройства — миллиамперметр РА1 и вольтметр PV1 — собрана из готовых узлов мультиметров M890D. Основа этих мультиметров — широко известная микросхема ICL7106. Эти приборы выбраны из-за удобного большого корпуса, чтобы снизить трудозатраты при изготовлении измерителя параметров. Питание аналого-цифрового преобразователя (АЦП) мульти-метра — от двухполярного источника питания +5/-5 В, необходимого для микросхем АЦП и остальных частей устройства. Микросхема АЦП имеет такую возможность, если мультиметр доработать так, как показано на фрагменте схемы на рис. 3 (нумерация элементов условная).

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 3
В основном включении, используемом при батарейном питании, выводы 30,32 и 35 соединены вместе. При двух-полярном питании вывод 30 (низкоуровневая цепь АЦП) отключают от этой точки. В этом случае микросхема измеряет разность потенциалов между выводами 30 и 31, при этом вход АЦП отвязан от цепей питания. Единственное условие — напряжение в любой из измерительных цепей не должно превышать напряжения питания АЦП относительно общего провода. Такая доработка описана в [2].

При минимальных переделках микросхема обеспечивает измерение напряжения до 200 мВ без делителей. Для построения вольтметра с пределом 20 В, необходимого для измерения напряжения затвора, использован делитель 1:100, состоящий из резисторов R5 и R6. Для построения миллиамперметра с пределом измерения 20 мА служит резистор R7. При токе 20 мА на нем падает напряжение 200 мВ, которое и измеряет АЦП. Миллиамперметр установлен в цепь истока и измеряет ток транзистора. Такое решение продиктовано невозможностью измерять ток в цепи стока, потому что на измерительных выводах миллиамперметра может присутствовать напряжение, превышающее питающее для микросхемы АЦП. Вольтметр включен между затвором и истоком, поэтому через делитель R5R6 будет протекать ток с максимальным значением не более 12мкА, что будет вызывать ошибку в показаниях миллиамперметра в одну единицу младшего разряда, которая оказывается несущественной.

Схема блока питания прибора изображена на рис. 4.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 4

Для понижения сетевого напряжения до 12 В используется трансформатор Т1. Далее переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и фильтруется конденсаторами С1, С2. Стабилизаторами двухполярного напряжения +12/-12В служат микросхемы DA1, DA2. Двухполярное напряжение +5/-5 В стабилизирует микросхемы DA3 и DA4. Стабилизаторы включены последовательно для уменьшения падения напряжения на стабилизаторах DA3 и DA4. Схема двухполярного источника питания может быть любой другой; возможно даже использовать автономное питание, например от батарей «Корунд». Для этого потребуется добавить преобразователь напряжения батареи в необходимое для питания остальных узлов измерителя.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 5

Детали и конструкция. В приборе можно применить следующие детали. Резисторы R5-R7 — С2-29 или другие с допуском не более ±0,5 %, хотя номиналы могут отличаться от указанных на схеме; главное — стабильность сопротивления. Остальные резисторы — любые, например МЛТ0.125. Переменный резистор R2 — многооборотный, например, РП1-53 или предназначенный для прецизионной регулировки (по гру-боточной схеме) — СП5-35, СП5-40.

Если найти такой не удастся, резисторы R2 и R3 можно заменить аналогом — узлом из двух переменных и двух постоянных резисторов, как это сделано в моей конструкции. Схема такого узла изображена на рис. 5. Резистором R1 напряжение устанавливают грубо, a R2 — точно.

Светодиод можно заменить другими, например, из серий АЛ 102, АЛ307, КИПД, лучше красного цвета свечения. Диодные мосты — КЦ407 с любой буквой, вместо них можно применить отдельные кремниевые диоды с допустимым средним током не менее 200 мА в выпрямителе и 100 мА — в ограничителе тока. Для упрощения конструкции применены микросхемы интегральных стабилизаторов 7812, 7912, 7805 и 7905, отечественные аналоги которых — соответственно КР142ЕН8Б, КР1162ЕН12А, КР142ЕН5А и КР1162ЕН5А.

Реле — РЭС60 (исполнение РС4.569.435-07) или аналогичные с двумя контактными группами на переключение.

Сетевой трансформатор Т1 -любой, обеспечивающий выходные напряжения 2х 15 В и ток не менее 100 мА, его можно взять из сетевого адаптера мощностью не менее 6 Вт. Вторичную обмотку такого трансформатора перематывают для получения нужного двухполярного напряжения. Трансформатор и выпрямитель размещены в корпусе адаптера, а элементы стабилизатора расположены в корпусе прибора. Прибор соединяется с адаптером трехпроводным кабелем.

Весь измеритель сооран в корпусе одного из мультиметров. При изготовлении прибора мультиметры были вскрыты и после удаления ненужных частей плат объединены в одном корпусе, как показано на рис. 6.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 6

Лишние детали — резисторы делителя, переключатель и прочее — удаляют (поэтому поводом для изготовления такого прибора может быть неустранимый дефект переключателя подобного мультиметра). Оставляют только часть платы с микросхемой ICL7106, индикатором, элементами «обвязки» микросхемы и индикатора и кнопками включения, которые выполнят роль переключателей SB1, SB2. Печатные проводники, идущие к этим переключателям, должны быть обрезаны.

Нижнюю крышку мультиметра обработке не подвергают, а верхнюю придется доработать. У одного прибора крышку спиливают так, чтобы осталась только часть с индикатором и кнопкой. У второго вырезают середину там, где находится переключатель пределов, и на это место вклеивают вырезанную часть конструкции первого прибора. При вырезании частей от верхних крышек сохраняют стойки, в которые ввинчивают винты-саморезы, скрепляющие верхнюю и нижнюю крышки. Сверху, около кнопки, крепят резистор, регулирующий напряжение на затворе. Снизу устанавливают разъем для подключения полевых транзисторов. В качестве разъема использована цанговая панель для микросхем. Середину панели вырезают, и ряд контактов склеивают. Выбор цанговой панели обусловлен высокой износостойкостью.

Читайте также:  Трансформатор тока для мтз

В моей конструкции применена небольшая плата из фольгированного текстолита, на которой устанавливают панель, светодиод и реле. В свою очередь, плату двумя винтами крепят к лицевой панели. Лишние отверстия на лицевой панели заклеивают вырезанной по размеру пластиной из пластмассы или электрокартона, на которую приклеивают отпечатанную на принтере накладку, ее вид показан на рис. 7.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 7

Большинство транзисторов имеют цилиндрический корпус с меткой-ключом для определения выводов. Контакты разъема для подключения полевых транзисторов соединяются между собой согласно назначению таким образом, чтобы у каждого типа транзисторов было свое место без необходимости уточнять цоко-левку. В предлагаемом варианте транзисторы устанавливают ключом вверх. Соединения отдельного вывода корпуса транзисторов с истоком, а второго затвора транзисторов серий КП306, КП350 — со стоком обеспечивают через разъем перемычками между соответствующими гнездами. Внешний вид готового прибора показан на рис. 8.

Измерение параметров полевых транзисторов
Рис. 8

Перед первым включением прибора необходимо проверить значения выходных напряжений стабилизатора. Налаживание прибора заключается в настройке ограничителя тока и установке образцовых напряжений миллиамперметра и вольтметра. Для настройки ограничителя надо подключить образцовый миллиамперметр между контактами «С» и «И» разъема для подключения измеряемого транзистора, нажать на кнопку «Измерение» и подобрать резистор R1, добиваясь показаний 25. 30 мА. Можно заранее подобрать транзистор по параметру ограничения тока, тогда резистор R1 заменяют перемычкой. Далее образцовый миллиамперметр последовательно с переменным резистором подсоединяют к этим же контактам, устанавливают ток 10 мА и резистором настройки образцового напряжения добиваются тех же показаний миллиамперметра прибора. Для настройки вольтметра образцовый вольтметр подключают к выводам «3» и «И», резистором прибора устанавливают напряжение затвора 10 В и резистором регулировки вольтметра прибора устанавливают те же показания.

Ввиду того что полевые транзисторы могут выйти из строя из-за статического электричества, может быть рекомендована следующая методика работы с прибором. Перед подключением все выводы полевого транзистора следует замкнуть проволочной перемычкой между собой. На приборе устанавливают тип проводимости канала (п- или р-канал), кнопка «Измерение» отжата. Полевой транзистор подключают к своему гнезду, перемычку с выводов снимают, нажимают на кнопку «Измерение» и контролируют его параметры. После измерения отжать кнопку, замкнуть выводы транзистора между собой и вынуть транзистор из панельки.

С помощью прибора легко диагностировать любой вид неисправности полевых транзисторов. Как показала практика, большинство неисправностей транзисторов сводится к большому току утечки затвора, пробою или обрыву канала либо внутреннему разрыву одного из выводов. Если при нажатии на кнопку «Измерение» напряжение на затворе уменьшится по сравнению с установленным, то имеет место утечка тока с затвора. Показания миллиамперметра не будут нулевыми при любом напряжении на затворе. Во всех других случаях невозможность измерить начальный ток стока и напряжение отсечки говорит о неисправности измеряемого полупроводникового прибора.

1.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1983.
2.Садченков Д. А. Современные цифровые мультиметры. — М.: СОЛОН-Р, 2001.
Автор: В. Андрюшкевич, г. Тула

Источник

Простое устройство для измерения параметров полевых транзисторов с управляющим p-n переходом

John Fattaruso, США

При работе с дискретными полевыми транзисторами с управляющим p-n переходом (JFET) иногда приходится принимать во внимание значительный разброс параметров у приборов одного типа. Передаточная характеристика JFET обычно аппроксимируется квадратичной функцией:

ID – ток стока,
VGS – напряжение затвор-исток,
β – крутизна характеристики,
VP – напряжение отсечки.

Исходя из этой аппроксимации, начальный ток стока при нулевом напряжении затвор-исток можно выразить следующим соотношением:

IDSS – начальный ток стока.

Рисунок 1. Зависимость ID от VGS для n-канальных полевых транзисторов имеет значительный разброс.

Изображенный на Рисунке 1 график этой зависимости для трех n-канальных транзисторов демонстрирует значительный разброс передаточных характеристик. Например, в справочных данных на транзистор 2N4416A указан диапазон напряжений отсечки от −2.5 до −6 В, а начальных токов стока – от 5 до 15 мА. Эти два параметра взаимосвязаны, что хорошо видно из рисунка. Крайние кривые характеризуют границы разброса, а средняя, возможно, соответствует типовому случаю: напряжение отсечки равно –4 В, а начальный ток стока – 8 мА.

Конструируя схему для массового производства, вы, естественно, воспользуетесь известными схемотехническими решениями для компенсации разброса параметров. Но иногда требуется найти транзистор с оптимальными для конкретной схемы характеристиками, или подобрать согласованную пару.

На Рисунке 2 показана простая схема, позволяющая решить эту задачу. Хотя на рисунке мы видим n-канальный транзистор, исследуемый прибор может иметь любую полярность, выбираемую с помощью переключателя S1. К контактам в правой части схемы подключается внешний вольтметр. Переключателем S2 выбирается измеряемый параметр – напряжение отсечки или начальный ток стока. При измерении напряжения отсечки оно непосредственно отображается вольтметром. В другом режиме вольтметр показывает падение напряжения, вызываемое протеканием начального тока стока через эффективное сопротивление 100 Ом.

Рисунок 2. Подключая к истоку исследуемого транзистора сопротивления R1 или R2, можно измерять его напряжение отсечки или начальный ток стока.

Когда переключатель S2 находится в положении измерения напряжения отсечки, R1 ограничивает ток, протекающий через сток транзистора, до величины нескольких микроампер, что позволяет, с учетом полярности, считать напряжение на истоке близким приближением к измеряемому параметру. Операционный усилитель здесь выполняет функцию буферного повторителя с отрицательной обратной связью через резистор R3, поэтому показания внешнего вольтметра будут прямо соответствовать абсолютной величине напряжения отсечки.

Напротив, в режиме измерения начального тока сопротивление между истоком транзистора и землей равно всего 10 Ом, поэтому протекающий через резистор ток можно считать равным начальному току стока. Цепь обратной связи, в которую теперь входят резисторы R4 и R5, устанавливает коэффициент передачи усилителя равным 10. При таком коэффициенте усиления вольтметр может уверенно отображать небольшое падение напряжения на R2, разделив которое на 100 Ом, можно получить значение начального тока. Например, показаниям вольтметра 1 В соответствует начальный ток 10 мА.

При измерении характеристик n-канальных транзисторов в обоих режимах показания вольтметра положительны. Для p-канальных транзисторов все сказанное выше остается в силе, за исключением того, что полярность напряжений на выходе схемы изменится на противоположную. Если исследуемый транзистор вы подключаете с помощью щупов и зажимов, обладающих паразитной последовательной индуктивностью, для предотвращения высокочастотной генерации, возможно, вам придется включить дополнительный конденсатор C1. R6 обеспечивает стабильность схемы, изолируя цепь обратной связи операционного усилителя от влияния паразитной емкости вольтметра и его выводов. Резистор R7 защищает источник питания от случайных замыканий между контактами, к которым подключается транзистор. R4 и R5 можно заменить одним резистором с сопротивлением 1.1 кОм.

Беря по очереди транзисторы из коробки и щелкая переключателем, вы очень быстро подберете пару, параметры которой оптимальны для вашей схемы, а заодно убедитесь в справедливости графиков, изображенных на Рисунке 1.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

ПРОБНИК ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Схема испытателя для полевых транзисторов (уменьшенная)

В домашних условиях возможно измерить, приблизительно, основные параметры ПТ и подобрать их. Для этого необходимо иметь как минимум два прибора, одним из которых измеряют ток, а другим напряжение, и два источника питания. Собрав схему (1, 2) вначале необходимо резистором R1 установить нулевое напряжение на затворе VT1, движок R1 в нижнем положение резистором R2 установить напряжение сток-исток Uси VT1 по справочнику, для проверяемого транзистора, обычно 10-12 вольт. Затем подключают прибор PA2, переведенный в режим измерения тока, в цепь стока и снимают показание, Iс.нач это начальный ток стока, его еще называют током насыщения ПТ при заданном напряжение сток-исток и нулевом напряжение затвор-исток. Затем медленно перемещая движок R1 за показанием PA2 и как только ток упадет практически до нуля (10-20 мкА) измерить напряжение между затвором и истоком, данное напряжение будет напряжением отсечки Uотс..

Работа ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Чтобы измерить крутизну характеристики SмА/В ПТ нужно снова устанавливают нулевое напряжение Uзи резистором R1, PA2 покажет Iс.нач. Резистором R1 так же медленно увеличивают напряжение Uзи до одного вольта по PA1, для упрощения расчета, PA2 покажет меньший ток Ic.измер. Если теперь разность двух показаний PA2 разделить на напряжение Uзи получившийся результат будет соответствовать крутизне характеристики:

SмА/В=Iс.нач — Iс.измер/Uзи.

Так проверяются транзисторы с управляющим с p-n переходом и каналом p-типа, для ПТ n-типа нужно поменять полярность включения Uпит на обратное.

Существуют также полевые транзисторы с изолированным затвором. Существуют две разновидности МДП-транзисторов с индуцированным и со встроенным каналами.

Транзисторы первого типа можно использовать только в режиме обогащения. Транзисторы второго типа могут работать как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения канала. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП-транзисторами или МОП-транзисторами (металл — оксид- полупроводник).

В МОП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока (отрицательного при р-канале и положительного при n-канале). Это напряжение называют пороговым (Uпор). Так как появление и рост проводимости индуцированного канала связаны с обогащением его основными носителями заряда, эти транзисторы могут работать только в режиме обогащения.

В МОП — транзисторах со встроенным каналом проводящий канал, изготавливается технологическим путем, образуется при напряжении на затворе равном нулю. Током стока можно управлять, изменяя значение и полярность напряжения между затвором и истоком. При некотором положительном напряжении затвор — исток транзистора с р — каналом или отрицательном напряжении транзистора с n -каналом ток в цепи стока прекращается. Это напряжение называют напряжением отсечки (Uотс ). МОП — транзистор со встроенным каналом может работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения канала основными носителями заряда.

Читайте также:  Измерение сопротивления растекания тока для заземляющего устройства

Работа МОП-транзистора с индуцированным p-каналом. При отсутствии смещения (Uзи = 0; Uси = 0) приповерхностный слой полупроводника обычно обогащен электронами. Это объясняется наличием положительно заряженных ионов в пленке диэлектрика, что является следствием предшествующего окисления кремния и фотолитографической его обработки.

Напряжение на затворе, при котором индуцируется канал, называют пороговым напряжением Unoр. Так как канал возникает постепенно, по мере увеличения напряжения на затворе, то для исключения неоднозначности в его определении обычно задается определенное значение тока стока, при превышении которого считается, что потенциал затвора достиг порогового напряжения Unop.

В транзисторах с встроенным каналом ток в цепи стока будет протекать и при нулевом напряжении на затворе. Для прекращения его необходимо к затвору приложить положительное напряжение (при структуре с каналом p-типа), равное или большее напряжения отсечки Uотc.

При приложении отрицательного напряжения канал расширяется и ток увеличивается. Таким образом, МДП-транзисторы с встроенными каналами работают как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения.

Иногда в структуре полевого МОП транзистора между истоком и стоком присутствует встроенный диод. На работу транзистора диод не влияет, поскольку в схему он включен в обратном направлении. В последних поколениях мощных МОП-транзисторов встроенный диод используется для защиты транзистора.

Основными параметрами полевых транзисторов считаются;

1. Начальный ток стока Iс.нач — ток стока при напряжении между затвором и истоком, равном нулю. Измеряют при заданном для транзистора данного типа значении постоянного напряжения Uси.

2. Остаточный ток стока Iс.ост — ток стока при напряжении между затвором и истоком, превышающем напряжение отсечки.

3. Ток утечки затвора Iз.ут — ток затвора при заданном напряжении между затвором и остальными выводами, замкнутыми между собой.

4. Обратный ток перехода затвор — сток Iзс.о — ток, протекающий в цепи затвор — сток при заданном обратном напряжении между затвором и стоком и разомкнутыми остальными выводами.

5. Обратный ток перехода затвор — исток Iзи.о — ток, протекающий в цепи затвор — исток при заданном обратном напряжении между затвором и истоком и разомкнутыми остальными выводами.

6. Напряжение отсечки Uотс — напряжение между затвором и истоком транзистора с р-n переходом или изолированным затвором, работающего в режиме обеднения, при котором ток стока достигает заданного низкого значения (обычно 10 мкА).

7. Пороговое напряжение полевого транзистора Uпор — напряжение между затвором и истоком транзистора с изолированным затвором, работающего в режиме обогащения, при котором ток стока достигает заданного низкого значения (обычно 10 мкА).

8. Крутизна характеристик полевого транзистора S — отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком.

ПРОБНИК ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ самодельный

Для этих измерений необходимо ввести еще и переключатель полярности напряжения между затвором и истоком. Комутируя этим переключателем полярность подаваемую на затвор проверяемого транзистора измеряют параметры ПТ. Процедура довольно долгая, а как быть если в наличие только один тестер. И в этом случае возможно проверить полевой транзистор, процесс проверки тот же что и описан выше, но только еще более длительный, так как нужно будет сделать очень много переключений и других операций. Такой способ для проверки и подборки ПТ не пригоден при покупке в магазинах и радиорынках.

Как известно собрать вольтметр постоянного тока намного проще чем миллиамперметр, имея одну и туже головку, а комбинированные приборы есть у каждого радиолюбителя, даже у начинающих. Собрав прибор по схеме приведенной на рисунке, можно значительно облегчить процедуру проверки ПТ во много раз. Данный прибор могут сделать даже начинающие радиолюбители не имеющие опыта работы с ПТ. Прибор питается от 9 вольт от стабилизированного преобразователя напряжения собранной по схеме из журнала Радио (3).

Принцип измерений параметров ПТ. Установив переключатели SA1-SA3, SB2 в нужное полжения, в зависимости от типа и канала проверяемого ПТ, подключают любой тестер, стрелочный или цифровой (предпочтительней), в гнезда XS1, XS2, переведенном в режим измерения постоянного тока, к гнездам XS3 подключить в соответствие с цоколем ПТ и включают прибор переключателем SA4.

Все компоненты прибора установлены в подходящий корпус, размер которого зависит от размеров компонентов и примененной головки PA1. На лицевой стороне расположены PA1, SA1-SA3, XS1-XS2, R1, R2 с соответствующими надписями обозначающими функции. Преобразователь установлен в корпусе прибора, из которого выведен разъем для подключения к батарейке GB1.

Детали пробника

Детали пробника ПТ

PA1 — микроамперметр типа М4200 с током 300 мкА, со шкалой на 15 В, возможно использовать другие, от его габаритов завесит размер корпуса, при подборе R3, R4 при настройке, R1, R2 — СП4-1, СПО-1 сопротивлением от 4,7 кОм до 47 кОм, R3, R4 — МЛТ-0,25, С2-23 и другие. Переключатели SA1 — 3П12НПМ, 12П3Н ,ПГ2, ПГ3, П2К, SB1 — П2К. Тумблеры SA2 — SA4 — МТ-1, П1Т-1-1 и другие.

Трансформатор ТР1 в преобразователе выполнен в ферритовом броневом магнитопроводе внешним диаметром 30 и высотой 18 мм. Обмотка I содержит 17 витков провода ПЭЛ 1,0, обмотка II — 2х40 витков провода ПЭЛ 0,23. Возможно использовать другой сердечник с соответствующим перерасчетом.

Транзисторы VT1 — КТ315, КТ3102, VT2, VT3 — КТ801А, КТ801Б, VT4 — КТ805Б и другие, диоды VD1, VD2 — КД522, КД521, VD4-VD7 — КД105, КД208, КД209 или диодный мост КЦ407, микросхема DD1 — К555ЛН1, К155ЛН1.

В качестве XS3 используется кроватка для микросхем установленная на печатной плате и распаянная под тип ПТ (расположение выводов) для того чтобы не загибать выводы ПТ или другой разъем распаянный соответствующим образом. Монтаж объемный. На дно (задняя крышка) установлена плата преобразователя.

Настройка испытателя полевых транзисторов

Налаживание прибора практически не требуется. Правильно собранный преобразователь, из исправных деталей, начинает работать сразу, выходное напряжение 15 В устанавливают подстроечным резистором R4 контролируя напряжение вольтметром.

Затем движки резисторов R1, R2 устанавливают в нижнее по схеме положение, что соответствует нулевым напряжениям. Переключатель SA3 переводят в положение 1,5 В, а SA2 в положение Uзи. Подключив контрольный вольтметр к движку R1 перемещают его контролируя показание PA1 по контрольному вольтметру и если оно отличается подбирают сопротивление резистора R3. После подбора резистора R3 переключают SA3 в положение 15 В и далее перемещают движок R3 контролируя напряжение и если оно также не соответствует подбирают R4. Таким образом настраивают внутренний вольтметр прибора. После всех настроек закрывают заднюю крышку, прибор готов к работе.

ПРОБНИК ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 2

Как показывает практика, для радиолюбителя важны следующие положения:

1. Проверить исправность ПТ. Для этого обычно достаточно убедиться, что параметры его стабильны, не «плывут» и находятся в пределах справочных данных.

2. Выбрать по определенным характеристикам из имеющихся у радиолюбителя всего нескольких экземпляров ПТ те, что больше подходят для применения в собираемой схеме. Обычно здесь работает качественный принцип «больше — меньше».

Например, нужен полевой транзистор с большей S или меньшим напряжением отсечки. И из нескольких экземпляров выбирают тот, у которого лучше (больше или меньше) выбранный показател. Таким образом, высокая точность измеряемых параметров на практике часто не столь важна, как можно было бы думать.
Тем не менее, предлагаемый прибор позволяет с достаточно высокой точностью проверить работоспособность и важнейшие характеристики ПТ.

Работа с прибором

Вставляют полевой транзистор в разъем XS3 в соответствие с цоколем проверяемого ПТ. Включив прибор резистором R2 устанавливают напряжение сток-исток Uси указанное в справочнике для данного транзистора. Переводят SA2 в положение Uзи, а SA3 в 1,5 В. Нажимают кнопку SB1 «Измер.» при этом тестер PA2 покажет какое то значение, например 0,8 мА на пределе 1 мА, это значение указывает начальный ток стока Iс.нач. Записывают это значение для данного ПТ. Затем медленно перемещают движок R1 «Uзи» контролируя при этом напряжение на затворе по PA1, напряжение Uзи увеличивают до тех пор пока ток стока Iс измеряемый тестером PA2 не уменьшится до минимального заданного как правило 10-20 мкА, переключая PA2 на пределы ниже. Как только ток уменьшится до заданного значения, снимают показание с PA1 (например 0,9 В), это напряжение является напряжением отсечки ПТ Uотс., его так же записывают.

Для измерения крутизну характеристики SмА/В устанавливают тестер PA2 на тот предел который был установлен первоначально для данного транзистора и уменьшают Uзи до нуля, PA2 покажет Iс.нач. Резистором R1 медленно увеличивают Uзи до 1 В по PA1, PA2 покажет меньший ток Iс.измер. Если теперь вычесть из Iс.нач Iс.измер это и будет соответствовать численному значению крутизны характеристики SмА/В ПТ. Цифровой тестер с автоматическим изменением пределов предпочтительнее.

Читайте также:  Ты ток не обижайся

Таким образом можно будет подобрать ПТ с близкими параметрами из одной партии с одинаковыми или разными буквенными индексами, ведь разные индексы указывают лишь на разброс параметров ПТ, так КП303А имеют Uотс. — 0,3-3,0 В, SмА/В — 1-4, а КП303В Uотс. — 1,0 — 4,0 В, SмА/В — 2-4, но некоторые ПТ с разными индексами могут иметь одинаковые значения при заданом напряжение сток-исток Uси. что не мало важно при подборке ПТ.

Измерение параметров полевых транзисторов МОП-типа с встроенным каналом, режим обеднения. Переключателем SA1 устанавливают тип канала, SB2 устанавливают в режим обеднения, резисторы R1, R2 устанавливают в нулевые положения, подключают к гнездам XS1 и XS2 тестер переведенный в режим для измерения тока на предел который указан в справочнике для данного ПТ. Переводят SA2 в положение Uси, а SA3 в положение 15 В. Вставляют ПТ в разъем XS3 в соответствие с цоколем проверяемого ПТ. У двузатворных или с подложкой ПТ второй затвор, подложку подключают к контакту корпус «К» разъема XS3. Резистором R2 устанавливают напряжение сток-исток Uси указанное в справочнике для данного транзистора. Затем переводят SA2 в положение Uзи, а SA3 в положение 1,5 В. PA2 переводят в режим измерения минимального тока. Включив прибор нажимают кнопку SB1, микроамперметр PA2 покажет какой-то ток это и будет начальный ток стока Iс.нач.

При увеличение напряжения Uзи ток стока Iс будет уменьшатся и при определенном значение станет минимальным около 10 мкА, снятое показания с РА2 будет напряжением отсечки Uотс.

Для проверки транзистора в режиме обогащения переключатель SB2 переводят в положение «Обогащения» и увеличивают напряжение на затворе Uзи при этом ток стока Iс будет увеличиваться.

Как было сказано выше, МОП-транзисторы с индуцированным каналом могут работать только в режиме обогащения. Измерение параметров полевых транзисторов МОП-типа с индуцированным каналом. Переключателем SA1 устанавливают тип канала, SB2 устанавливают в режим обогащения, резисторы R1, R2 устанавливают в нулевые положения, подключают к гнездам XS1 и XS2 тестер переведенный в режим для измерения тока на предел который указан в справочнике для данного ПТ. Переводят SA2 в положение Uси, а SA3 в положение 15 В. Вставляют ПТ в разъем XS3 в соответствие с цоколем проверяемого ПТ.

У двузатворных или с подложкой ПТ второй затвор, подложку подключают к контакту корпус «К» разъема XS3. Резистором R2 устанавливают напряжение сток-исток Uси указанное в справочнике для данного транзистора. Затем переводят SA2 в положение Uзи, а SA3 в положение 1,5 В. PA2 переводят в режим измерения минимального тока. Включив прибор нажимают кнопку SB1. При Uзи = 0 ток стока Iс = 0.

Увеличивая напряжение Uзи следят за изменением тока стока Iс и при некотором напряжение Uзи ток стока начнет увеличиваться это будет пороговым напряжением Uпор. При дальнейшем его увеличение будет увеличиваться ток стока Iс.

Данным прибором можно измерять параметры Iс.нач, Uотс., S ма/В ПТ средней и большой мощности, подав необходимое напряжение на внешний разъем XP1, по справочникам для данного ПТ, с добавлением необходимых пределов измерений внутренним вольтметром PA1, добавив необходимое число резисторов на переключатель SA3. Диоды VD5, VD6 при этом защищают преобразователь от внешнего напряжения.

Если не требуется измерений точных значений Iс.нач и Uотс., а только подобрать ПТ с близкими параметрами, можно вместо PA2 включить индикаторы применяемые в бытовой технике для контроля уровней сигналов, М4762, М68501, М4248, М4223 и подобные, добавив к данным индикаторам переключатель и шунты на разные токи. Все остальные измерения производят по описанному выше методу. Данным прибором пользуюсь уже более шести лет. Он очень помогает при конструирование аппаратуры на полевых транзисторах, где к ним применяются особые требования.

Литература:

1. Простейшие способы проверки исправности электрорадиоэлементов в ремонтных и любительских условиях, стр. 70, 300 практических советов. Бастанов В.Г. — Моск. рабочий 1986 г.
2. Измерение параметров и применение полевых транзисторов, — «Радио», 1969, №03, стр. 49-51
3. Стабилизированный преобразователь напряжения — Радио №11 1981 стр. 61 (за рубежом).
4. Занимательные эксперименты: некоторые возможности полевого транзистора — «Радио», номер 11, 1998г. Б.Иванов
5. Приставка для проверки транзисторов. Радио № 1 – 2004, стр. 58-59.
6. Испытатель полевых транзисторов — А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы для дома стр. 242-246, МРБ-1275 2008г.
7. Измерение параметров полевых транзисторов, — «Радио», 2007, №09, стр. 24-26.
8. Меерсон А.М. Радиоизмерительная техника (3-е изд.). МРБ — Выпуск 0960 стр. 363-367. (1978)

Конструкцию прислал на конкурс:Слинченков Александр Васильевич г. Озерск, Челябинская обл.

Источник

Прибор для проверки полевых транзисторов своими руками.

Полевые транзисторы достаточно широко распространены в современной электронной аппаратуре. При ее ремонте возникает необходимость проверки полевых транзисторов и измерения их электрических параметров, т.к. даже у однотипных может быть значительный разброс характеристик.

Предлагаемый прибор проверки — это приставка к комбинированному измерительному прибору (мультиметру), которая позволяет решить эту проблему. Его схема показана на рис.1. Он предназначен для проверки полевых транзисторов малой мощности с n-каналом и p-n — переходом (например, КП302, КПЗОЗ. КП307 и др.).
Для работы прибора необходим источник питания (ИП) с плавной либо ступенчатой регулировкой выходного напряжения (до 25 В) при токе нагрузки, не превышающем 100 мА. Индикатором тока проверяемых полевых транзисторов служит светодиод HL1. Потенциометр R4 (с линейной зависимостью) желательно снабдить ручкой с указателем и шкалой напряжения, устанавливаемого на затворе полевого транзистора (Uз).
Для более точной проверки и подбора полевого транзистора по параметрам к прибору подключают мультиметр Р1. Он может быть цифровым либо стрелочным.
Необходимая полярность подключения мультиметра при его коммутации к прибору обеспечивается переключателем SA2.
Принцип работы приставки для проверки поясняет функциональная схема на рис.2. С его помощью возможно измерять основные статические электрические параметры полевого транзистора, снимать проходные вольт-амперные характеристики и т.п. Применение цифровых мультиметров с несколькими шкалами расширяет возможности прибора.
Переключатель SА1 (рис.1) — тумблер П2Т-1-1В, либо импортный любого типа с двумя контактными группами. Он служит для отключения мультиметра от приставки проверки при установке пределов измерений во избежание случайного выхода из строя элементов во входных цепях мультиметра.
Переключатель SA2 — галетный,типа ПМ-5П2Н.
Кнопка SВ1 — типа ПКн6-1.
Светодиод HL1 — АЛ307БМ, но можно поставить любой. При его замене необходимо подобрать сопротивление R2. Параллельно цепочке HL1-R2 установлены 4 диода КД521 для защиты светодиода от перегрузки.
Резистор R1 можно использовать для проверки и калибровки омметра мультиметра, если его сопротивление подобрать с необходимой точностью. Напряжение ИП контролируют вольтметром Р1, установив SA2 в положение 1 (на рис.1 — крайнее нижнее).
Блокировочные конденсаторы С1, С2 и С4 — керамические. Они служат для устранения наводок и исключения генерации на высоких частотах. Их выводы при монтаже желательно укоротить до минимальной длины.
Изделие желательно разместить в корпусе из фольгированного стеклотекстолита или любого диэлектрического материала, не способствующего образованию статического электричества. Внешний вид приставки проверки показан на рис.3. Его примерные размеры — 90х50х45 мм.
Металлические ручки, оси переключателя и потенциометра необходимо соединить с общим проводом. Следует помнить, что при работе с полевыми транзисторами нужно соблюдать осторожность, так как они боятся воздействия статического электричества.
Приставку для проверки можно доработать, если необходимо проверять и полевые транзисторы с р-каналом. Делается это без значительного усложнения, подключив параллельно светодиоду HL1 аналогичный светодиод HL2 в обратной полярности и установив дополнительную цепочку диодов для защиты. Последовательно со стабилитроном VD2 включается аналогичный стабилитрон в обратной полярности, а электролитический конденсатор СЗ заменяется неполярным. Полярность напряжения можно изменить или переключением вилки ХР1, или установкой дополнительного тумблера с двумя контактными группами.
При проверке напряжение, подаваемое на канал испытываемого полевого транзистора (Uси), устанавливается регулятором источника питания и измеряется вольтметром при установке переключателя SA2 в положение 2. Оно равно:
Uси = Uип — Uсм.мах,
где: Uип — напряжение ИП, измеренное в положении 1 переключателя SA2;
Uсм.мах — максимальное напряжение смещения, которое определяется элементами VD2 и R3 параметрического стабилизатора.
При испытании полевого транзистора необходимая величина смещения (Uзи) устанавливается потенциометром R4 и измеряется вольтметром Р1 в положении 3 переключателя SA2. В положении 4 переключателя SA2 измеряется ток стока Iс.
В положении 5 микроамперметром Р1 можно контролировать ток затвора, нажав кнопку SB1. Как показал опыт, некоторые экземпляры полевых транзисторов имеют повышенный ток затвора, и в схемах их использовать нельзя.
Величину обратного тока затвора (Iз) исправного полевого транзистора практически измерить сложно, так как обычно она не превышает 20 нА. Другими словами, наличие заметных показаний микроамперметра при нажатой кнопке SВ1 свидетельствует о неисправнoсти транзистора.
Диод VD1 служит для защиты стрелочного прибора Р1 от возможной перегрузки в случае неисправности полевого транзистора.
Начальный ток стока (Iст.o) измеряют при Uзи=0. При этом движок потенциометра R4 устанавливают в крайнее верхнее по схеме положение.
Для измерения напряжения отсечки (Uотс) движок R4 перемещают в противоположную сторону, увеличивая величину смещения. При достижении Iотс В.Ефремов

Источник