Испытатель полевых транзисторов - измерения параметров транзисторов. Измерение основных параметров транзисторов Как проверить полевой МОП-транзистор

Приставка для проверки транзисторов

Известная по публикациям в журнале идея применения диодных мостов в измерительной технике позволила автору предлагаемой статьи разработать простую приставку - своеобразный коммутационный узел для контроля параметров биполярных и полевых транзисторов практически всех типов.

Приставка используется совместно с многопредельным миллиамперметром постоянного тока и автономным источником питания. Она позволяет измерять немало параметров: статический коэффициент передачи тока биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером при фиксированном значении тока базы (10, 30, 100, 300 мкА; 1,3, 10, 30 мА); начальный ток стока полевых транзисторов с р-n переходом или встроенным каналом; ток стока полевых транзисторов с индуцированным каналом при напряжении на затворе, равном половине напряжения сток-исток; крутизну характеристики полевых транзисторов с двумя затворами по каждому из них; крутизну характеристики полевых транзисторов при использовании вывода подложки (корпус-подложка) в качестве второго затвора. Идея этой приставки заимствована из .

Принципиальная схема приставки приведена на рисунке. Транзистор VT1 и резисторы R1-R8 образуют источник стабильного тока для питания цепи базы проверяемого биполярного транзистора, выводы которого включают в гнезда Х1-ХЗ. Значение тока устанавливают переключателем SA1. Диоды VD5, VD6 и резистор R14 определяют смещение по цепи истока полевого транзистора. Делители R9, R10 и R11-R13 обеспечивают смещение на первом (31) и втором (32) затворах.

Напряжение на первом затворе (гнездо Х5) должно быть равно падению напряжения на диодах VD5, VD6.

Такое же напряжение должно быть и в точке соединения резисторов R12, R13.

Полярность напряжения питания, в зависимости от типа биполярного (канала полевого) транзистора, устанавливают переключателем SA2. При этом благодаря диодным мостам на диодах VD1 - VD4 и VD7-VD10 удалось обойтись без переключений полярности в цепи базы и коллектора (стока) проверяемого транзистора.

Переключатель SA1 - галетный, SA2- типа П2К или аналогичный на два положения с двумя группами контактов. Кнопки SB1-SB3 - МП9 либо другие. Диоды VD1-VD4 могут быть любые кремниевые с максимальным прямым током 40-60 мА и обратным напряжением не менее 30 В, VD5-VD10 - также кремниевые, рассчитанные на прямой ток до 1 А при обратном напряжении не менее 30 В. Диоды VD1-VD4 и VD7-VD10 допустимо заменить соответствующими по параметрам блоками серий КЦ402-КЦ405. Транзистор (он может быть, кроме указанного на схеме, КП302В, КП302Г) необходимо установить на теплоотвод, поскольку при проверке мощных транзисторов либо установке тока базы 30 мА на нем будет рассеиваться значительная мощность. Измерительный прибор, подключаемый к приставке, - многопредельный любого типа с максимальным током от десятков до сотен миллиампер.

Источник питания должен обеспечивать постоянное напряжение 4. 5 В и ток до 1 А - на случай контроля биполярных транзисторов большой мощности. Для контроля полевых транзисторов с индуцированным каналом напряжение питания должно быть 9...15 В, поэтому в блоке питания необходимо установить переключатель выходного напряжения, которое, кстати, совсем не обязательно стабилизировать.

Настройку приставки начинают с подбора резисторов R1-R8, контролируя ток между гнездами Х1 и ХЗ и устанавливая подвижный контакт переключателя SA1 в соответствующее положение. Подбор каждого резистора заканчивают, если ток не отличается более чем на 10 % от желаемого. После этого подбирают резисторы R10, R13 такого сопротивления, чтобы напряжение на них было равно или немного меньше падения напряжения на диодах VD5, VD6.

Чтобы удобно было подключать к приставке проверяемые транзисторы, необходимо изготовить переходные панели с гибкими выводами, оканчивающимися вилками, вставляемыми в гнезда приставки. Для мощных транзисторов следует изготовить одиночные проводники с зажимами "крокодил" и вилками.

Перед подключением транзистора для контроля необходимо установить переключателем структуру (тип канала), подключить миллиамперметр с максимальным пределом измерений, включить источник питания. Значение тока базы 10 и 30 мА следует устанавливать переключателем SA1 только в момент измерений при нажатой кнопке SB 1, а переключать пределы измерений миллиамперметра - при отпущенной этой кнопке.

Проверку биполярных транзисторов ведут в такой последовательности.

1. Переключателем SA2 установить нужную структуру - р-n-р или n-р-n.

2. Подсоединить миллиамперметр, источник питания и транзистор к соответствующим гнездам.

3. Переключателем SA1 установить требуемый ток базы.

4. Нажать кнопку SB1 и определить по шкале миллиамперметра ток коллектора, после чего рассчитать коэффициент передачи тока базы по формуле h21Э=Ik/Iб.

Если цоколевка выводов транзистора неизвестна, необходимо вначале определить базу и структуру транзистора с помощью омметра по известной методике. Выводы эмиттера и коллектора определяют по максимальному значению h21Э.

А вот какова последовательность проверки полевых транзисторов.

1. Переключателем SA2 установить тип канала.

2. Подсоединить миллиамперметр и источник питания.

3. МДП транзистор со встроенным каналом или транзистор с р-n переходом соединить с соответствующими гнездами: исток - с гнездом Х7 ("И"), подложку (корпус-подложку) - с Х8 ("П"), затвор - с Х5 ("31"), сток -сХ4 ("С").

4. Нажать на кнопку SB1 и определить по отклонению стрелки миллиамперметра значение тока стока - он должен соответствовать параметру Ic нач, приводимому в справочниках.

5. Нажать одновременно на кнопки SB1, SB2 и определить новое значение тока стока.

7. Вывод затвора соединить с гнездом ХЗ, а вывод подложки (корпуса-подложки) - с гнездом Х5.

8. Нажать на кнопку SB1 и определить ток стока, после чего нажать одновременно на SB1, SB2 и определить новое значение тока.

В рассмотрены вопросы использования подложки (корпуса-подложки) в качестве второго затвора, но в справочниках этот параметр не приводится.

При проверке МДП транзисторов с индуцированным каналом соединения выполнить, как и в предыдущем случае, но вывод затвора соединить с гнездом Х6 ("32"). Измерить токи стока, нажимая сначала на кнопку SB1, а затем одновременно на кнопки SB1 и SB2. Рассчитать значение крутизны по первому затвору, учитывая, что U - падение напряжения на резисторе R13.

Чтобы определить крутизну по подложке, этот вывод нужно соединить с гнездом Х5 (31). Как и в предыдущем случае, сначала нажимают на кнопку SB1, а затем одновременно на SB1 и SB2. После этого рассчитывают значение крутизны, учитывая, что U - падение напряжения на резисторе R10.

Контролируя транзисторы данного типа, следует помнить, что ток стока, измеренный по первому пункту, должен соответствовать току, определяемому по семейству сток-затворных характеристик, приводимых в справочниках (Uси - напряжение питания; Uзи = 0,5 Uси).

Для контроля двухзатворных полевых транзисторов необходимо сначала установить переключателем SA2 тип канала, после чего подсоединить к приставке выводы транзистора в такой очередности: исток, первый затвор, второй затвор, сток. Манипулируя нажатием на кнопки SB1, одновременно на SB1 и SB2, одновременно на SB 1 и SB3, измерить токи стока и рассчитать значение крутизны по затворам. Проверка таких транзисторов возможна только в режиме обогащения.

Литература

1. Долгов О. Измеритель коэффициента передачи тока базы транзисторов. - Радио, 1997, № 1,с. 38.
2. Бочаров Л.Н. Полевые транзисторы. - М.: Энергия, 1976.

Понедельник, 4, Июль 2011 sezador Комментарии к записи Приставка к вольтметру для измерения параметров полевых транзисторов отключены

Определять параметры полевых транзисторов с p-n -переходом на затворе, как n -канальных, так и p -канальных, поможет описанная ниже простая и недорогая приставка к вольтметру, которая позволяет измерять начальный ток стока полевого транзистора и его напряжение отсечки. Таким образом, используя лишь эту приставку в комплекте с каким-нибудь вольтметром, можно, например, отобрать транзисторы с наилучшими характеристиками или подобрать пару одинаковых по параметрам транзисторов. Кроме того, приставка позволяет проверить полевой транзистор на работоспособность, приблизительно определить крутизну полевого транзистора в предполагаемой рабочей точке, а студентам и начинающим радиолюбителям — исследовать полевой транзистор чтобы лучше понять его принцип работы.

Схема приставки-измерителя параметров полевых транзисторов приведена на рис.1 . Главная её особенность — стабилизированное напряжение сток-исток при измерении начального тока стока полевого транзистора.

Рис.1. Электрическая схема приставки-измерителя параметров полевых транзисторов.

Такой параметр полевого транзистора с p-n -переходом на затворе как начальный ток стока (I С НАЧ ), по определению, должен измеряться при нулевом значении напряжения затвор-исток (U ЗИ =0V ) и фиксированном напряжении сток-исток (U СИ =const ). На практике же для измерения начального тока стока полевого транзистора в цепь его стока или истока включают миллиамперметр. Такой способ измерения не соответствует собственно определению параметра полевого транзистора I С НАЧ поскольку собственное омическое сопротивление реального миллиамперметра отлично от нуля. При включении такого миллиамперметра в цепь истока как показано на рис.2а , из-за протекающего через миллиамперметр тока, на его зажимах возникает разность потенциалов, подводимая как раз между истоком и затвором полевого транзистора, и значение U ЗИ поэтому уже не будет нулевым. Например, значение собственного омического сопротивления авометра типа Ц4315 на пределе измерения «5 мА» равно 40 Ом , а на пределе «25 мА» — соответственно в пять раз меньше, то есть 8 Ом . Чтобы с достаточной точностью измерить небольшой по величине начальный тока стока, как, например, у полевых транзисторов КП303В и КП303И , авометр надо использовать на пределе измерения «5 мА» . Но в этом случае ток стока всего 3 мА приведёт к возникновению между истоком и затвором напряжения величиной (3 мА x 40 Ом) = 0,12В , что для полевого транзистора является уже довольно значительным напряжением смещения. Или, например, начальный ток стока импортного полевого транзистора J310 часто превышает 20 мА , и измерять его надо уже на пределе «25 мА» . Но (20 мА x 8 Ом) = 0,16В — это тоже немало. Какой-нибудь импортный цифровой мультиметр, например, типа DT9205A , ничем не лучше в этом смысле отечественного Ц4315 , так как его собственное омическое сопротивление на пределе измерения постоянного тока «20 мА» равно 10 Ом .

Рис.2. Варианты схем измерения начального тока стока полевого транзистора.

Несколько меньше нареканий вызывает схема измерения, приведенная на рис.2б , где миллиамперметр включен в цепь стока полевого транзистора. Здесь падение напряжения на миллиамперметре приводит лишь к изменению напряжения сток-исток. Но это, в свою очередь, также вызывает некоторое изменение тока стока, поскольку, как показано в , выходная характеристика полевых транзисторов далека от идеальной, особенно при напряжении сток-исток ниже 5 В .

В схеме приставки-измерителя параметров полевых транзисторов, приведенной на рис.1 , на сток подключаемого полевого транзистора подаётся стабилизированное напряжение питания («+5 В» для n -канального транзистора и «-5 В» для p -канального — устанавливается переключателем SA1), а его исток подсоединён к так называемому «виртуальному нулю» преобразователя входного тока в выходное напряжение, выполненного на операционном усилителе D3:1 . На рис.3 приведена упрощённая схема измерения начального тока стока полевого транзистора, поясняющая принцип стабилизации напряжения сток-исток.

Рис.3. Стабилизация напряжения сток-исток.

Охваченный отрицательной обратной связью операционный усилитель стремится установить на своём выходе такое напряжение, чтобы по возможности поддерживать на своём инвертирующем входе напряжение, практически равное напряжению на входе неинвертирующем. А поскольку неинвертирующий вход операционного усилителя подсоединён к общему проводу схемы, то напряжение на его инвертирующем входе также будет очень близко к нулю, во всяком случае пока операционный усилитель работает в пределах своей линейной области. Эту точку схемы с застабилизированным нулевым потенциалом, но не связанную с общим проводом гальванически, ещё называют «виртуальным нулём» .

На приведенной на рис.3 схеме показано, что напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя будет равно нулю когда ток, протекающий через резистор R8 , равен току стока подключенного к «виртуальному нулю» полевого транзистора (ничтожно малым входным током операционного усилителя пренебрегаем). Напряжение на выходе схемы будет при этом пропорционально величине этого тока, причём коэффициент пропорциональности задаётся сопротивлением резистора R8 , а напряжение между истоком и стоком полевого транзистора остаётся постоянным и равным поданному на вывод стока напряжению питания (в данном случае +5В ). Более подробно работа управляемого током источника напряжения на операционном усилителе рассмотрена в .

Чтобы измерять напряжение отсечки полевых транзисторов, приблизительно определять крутизну их передаточной характеристики или просто исследовать их работу в познавательных целях необходимо иметь возможность регулировать напряжение на затворе полевого транзистора. Эту роль выполняет функциональный узел на операционном усилителе D3:2 , работу которого поясняет схема на рис.4 .

Рис.4. Регулятор напряжения на затворе.

В этой схеме через резистор R7 протекает стабильный постоянный ток, величина которого определяется суммой сопротивлений резисторов R2 и R5 . Поскольку охваченный отрицательной обратной связью через переменный резистор R7 операционный усилитель D3:2 поддерживает на своём выходе такое напряжение, что потенциал «виртуального нуля» равен потенциалу общего провода, то величина выходного напряжения будет прямо пропорциональна сопротивлению этого переменного резистора.

Значение напряжения отсечки у полевых транзисторов различного типа варьируется в довольно широких пределах. Поэтому в приведенной на рис.1 схеме предусмотрено переключение диапазона регулирования напряжения на затворе переключателем SA3 : в его верхнем по схеме положении максимальное значение напряжения устанавливается подстроечным резистором R2 , а в нижнем — подстроечным резистором R3 .

Благодаря применению описанных выше способов стабилизации напряжения U СИ и формирования подаваемого на затвор полевого транзистора управляющего напряжения U ЗИ упростилось переключение между n -канальным и p -канальным типами транзистора. Эту функцию выполняет одиночный переключатель SA1 . Когда он установлен в положение «n-канал» , то на сток полевого транзистора и на вход выполненного на операционном усилителе D3:2 регулятора напряжения подаётся стабилизированное положительное напряжение питания +5В . При этом на затвор подключаемого полевого транзистора с выхода регулятора будет поступать отрицательное управляющее напряжение. Когда же переключатель SA1 установлен в положение «p-канал» , то на сток полевого транзистора и на вход регулятора напряжения подаётся стабилизированное отрицательное напряжение питания -5В , и на затвор полевого транзистора с выхода регулятора будет поступать положительное управляющее напряжение.

Назначение остальных переключателей, показанных на схеме, следующее. SA2 выполняет функцию выключателя схемы измерения на время замены очередного полевого следующим. Когда SA2 включен, то горит зелёный светодиод VD4 для n -канального полевого транзистора или жёлтый VD5 для p -канального. Переключатель SA4 отключает затвор полевого транзистора от выполненного на операционном усилителе D3:2 регулятора напряжения при измерении начального тока стока. И наконец, переключателем SA5 можно выбрать величину, измеряемую подключенным к контактам XT4 и XT5 вольтметром: либо ток стока полевого транзистора (нижнее по схеме положение), либо напряжение на его затворе (верхнее по схеме положение).

RC -цепи компенсации емкостной нагрузки R9:C8 и R10:C7 предотвращают возможное самовозбуждение операционных усилителей, спровоцированное подсоединением к их выходу длинных проводов, которыми приставка-измеритель полевых транзисторов подсоединяется к вольтметру.

На рис.5 приведена схема цепей питания приставки-измерителя параметров полевых транзисторов. Для питания приставки используется вторичная обмотка сетевого трансформатора со средней точкой. К выводам мостового выпрямителя VD3 подключаются крайние выводы обмотки, а её средняя точка подключается к общему проводу схемы. Действующее переменное напряжение на выводах вторичной обмотки, измеренное относительно средней точки, должно быть в пределах 7..11 В , так как напряжение питания операционного усилителя D3 не стабилизируется.

Рис.5. Электрическая схема цепей питания.

Измеритель параметров полевых транзисторов, включая цепи питания, собран на двухсторонней печатной плате размером 62 x 66 мм . Трассировка печатных проводников на плате приведена на рис.6 , а установка элементов на ней — на рис.7 . Микросхемы D1 и D2 — это выпускаемые в транзисторном корпусе TO-92 маломощные линейные стабилизаторы напряжения MC78L05ABP и MC79L05ABP соответственно (в кодировке фирмы ON Semiconductor ).

Рис.6. Трассировка проводников на двухсторонней печатной плате.

Микросхема D3 — это сдвоенный операционный усилитель общего применения LM358P или LM2904P в корпусе DIP-8 (в кодировке фирмы Texas Instruments ). Электролитические конденсаторы C1 и C2 могут быть и меньшей ёмкости, но на рабочее напряжение не менее 25В . Диоды VD1 и VD2 типа 1N4448 можно заменить на отечественные КД510А или КД522Б . При установке надо не ошибиться с их полярностью: у показанных на монтажной схеме диодов 1N4448 полоской отмечен вывод катода. Светодиод VD4 — зелёный L-934GD , а VD5 — жёлтый L-934YD производства фирмы Kingbright или аналогичные им по цвету и размеру. Выпрямительный диодный мост VD3 типа DF01M .

Рис.7. Размещение элементов с двух сторон печатной платы.

Подстроечные резисторы R2 и R3 — импортные, например типа 3362P фирмы BOURNS или аналогичные по размеру и номинальному сопротивлению. Переменный резистор R7 также импортный.

Рис.8. Цоколёвка микросхем D1 и D2.

Керамические конденсаторы C3..C8 — любые подходящие по размеру. Все постоянные резисторы — выводные отечественного производства типа МЛТ , С2-23 или С2-33 номинальной мощностью 0,125 Вт или 0,25 Вт , но подойдут и любые подходящие по размеру импортные. Переключатели SA1..SA5 — любые подходящие по размеру.

Наладка собранной приставки заключается в установке подстроечными резисторами R2 и R3 диапазонов регулировки переменным резистором R7 запирающего напряжения на затворе подключаемого полевого транзистора. Порядок такой:

1. Перевести переключатель SA3 в верхнее по схеме положение, а движок переменного резистора R7 — в крайнее правое по схеме положение (повернуть по часовой стрелке до упора);
2. Подключить к приставке вольтметр, подать питание и перевести переключатель SA2 в положение «вкл.»;
3. Подстроечным резистором R2 установить по вольтметру выходное напряжение 8 В ;
4. Перевести переключатель SA3 в нижнее по схеме положение;
5. Подстроечным резистором R3 установить на выходе напряжение 2 В .

Печатную плату с установленными на ней элементами легко разместить в подходящем по размерам корпусе. Автор приобрёл для этого на киевском радиорынке готовый платсмассовый корпус, в программе Photohsop создал наклейку с подписями органов управления (см. рис.9 ), распечатал её на фотобумаге и закрепил на передней панели под толстой лавсановой плёнкой теми же винтами, которыми плата на резьбовых стойках прикручивается к корпусу.

Рис.9.

Чтобы поднять предназначенные для подключения полевого транзистора цанговые контакты XS1..XS3 до уровня плоскости передней панели корпуса их можно «удлиннить» при помощи подходящего по размеру штыревого контакта от какого-нибудь разъёма как показано на приведенных на рис.9 фотографиях.

Рис.10. Установка цанговых контактов для подключения полевого транзистора.

Порядок измерения параметров полевого транзистора следующий. До того как вставить полевой транзистор в цанговые контакты «З», «С» и «И» (затвор, сток и исток соответственно) к приставке-измерителю надо подключить вольтметр и подать питание, переключателем SA1 установить соответствующий полевому транзистору тип канала («n» или «p»), а переключатель SA2 установить в положение «выкл.». При измерении начального тока стока транзистора переключатель SA4 надо перевести в положение «0В», а переключатель SA5 — в положение «I С «. Затем:

1. Вставить в цанговые контакты полевой транзистор в соответствии с его цоколёвкой;
2. Переключатель SA2 перевести в положение «вкл.», при этом должен загореться левый зелёный светодиод если переключателем SA1 выбран транзистор с n -каналом или правый жёлтый для транзистора с p -каналом;
3. По показаниям вольтметра произвести отсчёт измеряемого начального тока стока полевого транзистора исходя из того масштабного соотношения, что 1 В на вольтметре — это ток стока полевого транзистора 10 мА .

Для последующего измерения напряжения отсечки полевого транзистора переключателем SA3 надо выбрать соответствующий типу подключенного полевого транзистора диапазон регулировки напряжения на его затворе («2В» или «8В»), а сам регулятор вывести в крайнее левое по схеме положение движка переменного резистора R7 (против часовой стрелки до упора). Затем:

1. Переключатель SA4 перевести в положение «рег.»;
2. Плавно вращать переменный резистор R7 по часовой стрелке до момента, когда изменение показаний вольтметра остановится;
3. Переключатель SA5 перевести в положение «U ЗИ » — вольтметр покажет напряжение отсечки данного полевого транзистора.

Диапазон измерения начального тока стока полевого транзистора ограничен величиной максимального выходного тока операционного усилителя D3 , в данном случае оно составляет что-то около 20 мА . Чтобы, например, подобрать пару одинаковых по параметрам полевых транзисторов, у которых начальный ток стока может превышать это значение (начальный ток стока такого полевого транзистора как J310 может доходить до 60 мА ) измерять надо не начальный ток стока таких транзисторов, а ток стока при одном и том же запирающем напряжении на затворе, переведя, например, переключатель SA3 в положение «2В» и повернув регулятор напряжения на затворе в крайнее положение по часовой стрелке. Переключатель SA4 при этом должен быть в положении «рег.».

©Задорожный Сергей Михайлович, 2011г.

Литература:

1. Бочаров Л.Н., «Полевые транзисторы»; Москва, издательство «Радио и связь», 1984;
2. Титце У., Шенк К., «Полупроводниковая схемотехника»; перевод с немецкого; Москва, издательство «Мир», 1982.
3. Задорожный С.М., ;
4. Кристофер Траск,

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе . Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной 0,1…0,14 мкГн. В другой статье указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Предлагаемая приставка к частотомеру предназначена для оценки и измерения с достаточной для практики точностью индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн. Она отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения индуктивности на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа. Такую возможность оценят те, кому часто приходится заниматься ремонтом и настройкой аппаратуры при отсутствии схем и описаний.

Для работы с приставкой подходят любые самодельные или промышленные частотомеры, позволяющие измерять частоту до 3 МГц с точностью не менее 3х знаков. Если нет частотомера, подойдет и осциллограф. Точность измерения временных параметров у последних, как правило, порядка 7…10%, что и определит погрешность измерения индуктивности.

Принцип измерения индуктивности основан на известном соотношении, связующим параметры элементов колебательного контура с частотой его резонанса (формула Томсона)

Здесь и далее во всех формулах частота указана в мегагерцах, емкость ― в пикофарадах, индуктивность ― в микрогенри.

При емкости контура Ск = 25330 пФ, формула упрощается

, где Т ― период в микросекундах.

В приставке (ее схема показана на рис. 1 ) используется генератор с эмиттерной связью в

двухкаскадном усилителе, частота гармонических колебаний которого определяется емкостью конденсатора С1 и измеряемой индуктивностью Lx, подключаемой к пружинным зажимам Х1. Так как используется непосредственное соединение базы транзистора VT1 с коллектором VT2, то коэффициент петлевого усиления генератора высок, что обеспечивает устойчивую генерацию при изменении соотношения L/C в широком диапазоне. Коэффициент петлевого усиления пропорционален крутизне используемых транзисторов и может эффективно регулироваться изменением тока эмиттеров, для чего используется выпрямитель на диодах VD1, VD2 и управляющий транзистор VT3. Введение усилителя на транзисторе VT4 с КU= 8…9 позволило снизить амплитуду напряжения на контуре до уровня 80…90 мВ при выходной амплитуде 0,7 В. Эмиттерный повторитель обеспечивает работу на низкоомную нагрузку.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в интервале 5…15 В, при этом вариации уровня выходного напряжения не превышают 20 %, а уход частоты F= 168,5 кГц (с катушкой высокой добротности, намотанной на сердечнике 50ВЧ при индуктивности L= 35 мкГн) не более 40 Гц!

В конструкции можно использовать в позициях VT1, VT2 транзисторы КТ361Б, КТ361Г, КТ 3107 с любым буквенным индексом, хотя несколько лучшие результаты достигаются с КТ326Б, КТ363; в позиции VT3 ― кремниевые транзисторы структуры р-n-р, например, КТ209В, КТ361Б, КТ361Г, КТ3107 с любым буквенным индексом. Для буферного усилителя (VT4, VT5) пригодно большинство высокочастотных транзисторов. Параметр h21Э для транзистора VT4 ― более 150, для остальных не менее 50.

Диоды VD, VD2 ― любые высокочастотные кремниевые, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522.

Резисторы ― МЛТ-0,125 или аналогичные. Конденсаторы, кроме С1, ― малогабаритные соответственно керамические и электролитические, допустим разброс 1,5…2 раза.

Конденсатор С1 емкостью 25330 пФ определяет точность измерения, поэтому ее значение желательно подобрать с отклонением не более ±1 % (можно составить из нескольких термостабильных конденсаторов, например 10000+10000+5100+ 220пФ из группы КСО, К31. Если нет возможности точно подобрать емкость, можно воспользоваться описанной ниже методикой.

В качестве разъема Х1 удобно использовать пружинящие зажимы для «акустических» кабелей. Разъем Х3 для соединения с частотомером ― СР–50-73Ф.

Детали монтируют на печатной плате (рис. 2 ) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Чертёж печатной платы в формате lay разработки П.Семина можно

Допустимо использовать навесной монтаж. В качестве корпуса для приставки можно применить любой подходящий по размерам коробок из любого материала. Разместить разъем Х1 необходимо так, чтобы обеспечить минимальную длину соединяющих его с платой проводников. На фото, для примера, показан аккуратно выполненная конструкция от Павла Семина.

После проверки правильности монтажа следует подать питание напряжением 12 В, не подключая катушки к разъему Х1. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть примерно равным половине питающего напряжения; если отклонение больше, потребуется подбор резистора R4. Ток потребления окажется близким к 20 мА. Присоедините к разъему Х1 катушку Lx индуктивностью в пределах десятков―сотен микрогенри (точное значение некритично), а к разъему Х3 ― осциллограф или высокочастотный вольтметр. На выходе приставки должно быть переменное напряжение 0,45…0,5 В эфф (амплитудное значение 0,65…0,7 В). При необходимости его уровень можно установить в диапазоне 0,25…0,7 Вэфф подбором резистора R8.

Теперь можно приступить к калибровке приставки , подключив ее к частотомеру.

Это можно сделать несколькими методами.

Если есть возможность измерить с точностью не хуже 1 % катушку на незамкнутом магнитопроводе с индуктивностью порядка десятков-сотен мкГ, то используя ее как образцовую, подберите емкость конденсаторов С1 так, чтобы показания приставки совпали с требуемым значением.

Во втором случае понадобится один термостабильный эталонный конденсатор, емкость которого не менее 1000 пФ и известна с высокой точностью. В крайнем случае, если нет возможности точно измерить емкость, можно применить конденсаторы КСО, К31 с допуском ±2―5 %, смирившись с вероятным увеличением погрешности. Автор использовал конденсатор К31-17 с номинальной емкостью 5970 пФ ±0,5 %. Сначала по частотомеру фиксируем частоту F1 для катушки Lx без дополнительного внешнего конденсатора. Затем присоединяем параллельно катушке эталонный конденсатор Cэт и фиксируем частоту F2. Теперь можем определить реальную входную емкость собранной приставки и индуктивность катушки Lx по формулам

Чтобы можно было пользоваться приведенными в начале статьи упрощенными формулами, нужно подбором группы конденсаторов С1 установить емкость Свх равной 25330±250 пФ. После окончательной корректировки емкости конденсаторов С1 сделайте контрольный замер по приведенной выше методике, чтобы убедиться, что емкость С вх соответствует требуемой.Вручную делать многократные пересчеты долго, поэтому автор пользуется удачной программой расчетов MIX10 , разработанной А. Беспальчиком.

После этого приставка готова к работе. Попробуем оценить ее возможности; для этого проведем несколько опытов.

1. При измерении малых значений индуктивности большую погрешность вносит собственная индуктивность приставки, состоящая из индуктивности проводников, соединяющих разъем Х1 с платой, и индуктивности монтажа. Попробуем ее измерить. Сначала замкнем контакты разъема Х1 прямым коротким проводником. Скрученные провода, идущие к разъему Х1 длиной 30 мм, и перемычка длиной 30 мм образуют один виток катушки. Если в генераторе транзисторы КТ326Б, колебания возникают только при ударном возбуждении контура путем периодичного включения питания; при этом частота F1 = 2,675…2,73 МГц, что соответствует индуктивности 0,14 мкГн (с транзисторами КТ3107Б генерация совсем не возникает). Теперь сделаем из провода диаметром 0,5 мм кольцо диаметром 3 с расчетной индуктивностью около 0,08 мкГн и подключим к Х1. Для генератора на транзисторах КТ326Б частотомер показал значение 2,310 МГц, что соответствует индуктивности 0,19 мкГн. Вариант на транзисторах КТ3107Б генерировал только при ударном возбуждении контура. Таким образом, собственная индуктивность приставки оказалась в пределах 0,1…0,14 мкГн.

Выводы: высокая точность измерений обеспечивается для индуктивности более 5 мкГн. При значениях в интервале 0,5… 5 мкГн надо учитывать собственную индуктивность 0,1…0,14 мкГн. При индуктивности менее 0,5 мкГн измерения носят оценочный характер. Уверенно регистрируемая минимальное значение индуктивности 0,2 мкГн.

1. Измерение неизвестной индуктивности. Допустим, для нее частота F1= 0,16803 МГц, что по упрощенной формуле расчета индуктивности дает 35,42 мкГн.

При проверке с эталонным конденсатором частота F2 = 0.15129 МГц соответствует индуктивности 35,09 мкГн. Погрешность ― менее 1 %.

1. Используя измеренную индуктивность в качестве образцовой, можно оценить входную емкость генератора. Емкость контура состоит из емкости группы конденсаторов С1 и емкости Сген, состоящей из суммы емкости монтажа и емкости, вносимой транзисторами VT1, VT2, т. е. Свх= С1+С ген.

Чтобы определить величину С ген, отключаем конденсаторы С1 и измеряем с используемой индуктивностью частоту F3. Теперь Сген можно рассчитать по формуле

В авторском варианте приставки с транзисторами КТ3107Б емкость Сген равна 85 пФ, а с транзисторами КТ326Б ― З9 пФ. По сравнению с требуемым значением 25330 пФ это меньше 0,4 %, что позволяет применять практически любые высокочастотные транзисторы без заметного влияния на точность измерения..

1. Благодаря большой собственной емкости приставки, при измерении индуктивности до 0,1 Гн погрешность, вносимая собственной емкостью катушек, несущественна. Так при измерении индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора от транзисторных приемников получилось значение L = 105,6 мГн. При дополнении колебательного контура эталонным конденсатором 5970 пФ получилось другое значение ― L=102 мГн, а собственная емкость обмотки Стр= Сизм– С1 = 25822 – 25330 = 392 пФ.
2. Амплитуда на измерительном колебательном контуре величиной 70…80 мВ оказывается меньше порога открывания кремниевых p-n переходов, что позволяет во многих случаях измерять индуктивность катушек и трансформаторов прямо в схеме (естественно, обесточенной). Благодаря большой собственной емкости приставки (25330 пФ), если емкость в измеряемой цепи не более 1200 пФ, погрешность измерения не превысит 5 %.

Так при измерении индуктивности катушки контура ПЧ (емкость контура не более 1000 пФ) непосредственно на плате транзисторного приемника получено значение 92,1 мкГн. При измерении индуктивности катушки, выпаянной из платы, расчетное значение оказалось меньше ― 88,7мкГн (погрешность менее 4 %).

Для подключения к катушкам индуктивности, размещенных на платах, автор использует щупы с соединительными проводами длиной 30 см, скрученных с шагом одна скрутка на сантиметр. Ими вносится дополнительная индуктивность 0,5…0,6 мкГн ― это важно знать при измерении малых величин, для оценки ее достаточно замкнуть щупы между собой.

В заключение еще несколько полезных советов .

Определить магнитную проницаемость кольцевого магнитопровода без маркировки можно по следующей методике. Намотать 10 витков провода, равномерно распределив его по кольцу, и измерить индуктивность обмотки, а полученное значение индуктивности подставить в формулу:

В практических расчетах удобно пользоваться упрощенной формулой для расчета числа витков на кольцевых магнитопроводах

Значения коэффициента k для ряда широкораспространенных кольцевых магнитопроводов по данным В. Т. Полякова приведены в табл. 1 .

Таблица 1

Типоразмер	К18х8х4	К18х8х4	К18х8х4	К18х8х4	К18х8х4	К18х8х4
Магнитная проницаемость	3000	2000	1000	2000	1000	400
k	21	26	37	31	44	70

Для широко распространенных броневых магнитопроводов из карбонильного железа индуктивность удобнее рассчитывать в микрогенри, поэтому введем коэффициент m, и формула соответственно изменится:

Некоторые значения для распространенных броневых магнитопроводов приведены в табл. 2 .

Сердечник	СБ-9а	СБ-12а	СБ-23-17а	СБ23-11а
m	7.1	6.7	4.5	4.0

Составить подобную таблицу для имеющихся у вас кольцевых и броневых магнитопроводов, воспользовавшись предлагаемой приставкой, не составит большого труда.

ЛИТЕРАТУРА

1.Гайдук П. Частотомер измеряет индуктивность. ― Радиолюбитель, 1996, № 6, с. 30.

1. L-метр с линейной шкалой. ― Радио, 1984, № 5, с. 58, 61.
2. Поляков В. Катушки индуктивности. ― Радио, 2003, № 1, с. 53.
3. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990, с. 137, 138.
4. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. /Терещук Р. М. и др./ ― Киев: Наукова думка, 1987, с. 104.

С.Беленецкий, US5MSQ Луганск Украина Радио, 2005, №5, с.26-28

Обсудить статью, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Сайт находится в тестовом режиме. Приносим извинения за сбои и неточности.
Просим Вас писать нам о неточностях и проблемах через форму обратной связи.

Приставка для проверки транзисторов

В. Календо. Приставка для проверки транзисторов. Известная по публикациям в журнале идея применения диодных мостов в измерительной технике позволила автору статьи разработать простую приставку — своеобразный коммутационный узел для контроля параметров биполярных и полевых транзисторов практически всех типов. Приставка позволяет измерять статический коэффициент передачи тока биполярных транзисторов при фиксированных значениях тока базы (10, 30, 100, 300мкА; 1, 3, 10, 30мА), начальный ток стока полевых транзисторов с p-n переходом или встроенным каналом; ток стока полевых транзисторов с индуцированным каналом при напряжении на затворе, равном половине напряжения сток—исток; крутизну характеристики полевых транзисторов с двумя затворами по каждому из них; крутизну характеристики полевых транзисторов при использовании вывода подложки (корпус-подложка) в качестве второго затвора. Прибор выполнен на транзисторе КП302БМ и 10 диодах (4 х КД522А и 6 х КД212А).

Но, среди радиодеталей есть и такие, проверить которые рядовым мультиметром сложно, а порой и невозможно. К таким можно отнести полевые транзисторы (как MOSFET , так и J-FET ). Также, обычный мультиметр не всегда имеет функцию замера ёмкости конденсаторов, в том числе и электролитических. И даже если таковая функция имеется, то прибор, как правило, не измеряет ещё один очень важный параметр электролитических конденсаторов - эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС или ESR ).

С недавнего времени стали доступны по цене универсальные измерители R, C, L и ESR. Многие из них обладают возможностью проверки практически всех ходовых радиодеталей.

Давайте узнаем, какими возможностями обладает такой тестер. На фото универсальный тестер R, C, L и ESR - MTester V2.07 (QS2015-T4). Он же LCR T4 Tester. Приобрёл я его на Алиэкспресс . Не удивляйтесь, что прибор без корпуса, с ним он стоит куда дороже. вариант без корпуса, а с корпусом.

Тестер радиодеталей собран на микроконтроллере Atmega328p. Также на печатной плате имеются SMD-транзисторы с маркировкой J6 (биполярный S9014), M6 (S9015), интегральный стабилизатор 78L05, TL431 - прецизионный регулятор напряжения (регулируемый стабилитрон), SMD-диоды 1N4148, кварц на 8,042 МГц. и "рассыпуха" - планарные конденсаторы и резисторы.

Прибор запитывается от батарейки на 9V (типоразмер 6F22). Впрочем, если такой нет под рукой, прибор можно запитать и от стабилизированного блока питания .

На печатной плате тестера установлена ZIF-панель. Рядом указаны цифры 1,2,3,1,1,1,1. Дополнительные клеммы верхнего ряда ZIF-панели (те, которые 1,1,1,1) дублируют клемму под номером 1. Это для того, чтобы было легче устанавливать детали с разнесёнными выводами. Кстати, стоит отметить, что нижний ряд клемм дублирует клеммы 2 и 3. Для 2 отведено 3 дополнительных клеммы, а для 3 уже 4. В этом можно убедиться, осмотрев разводку печатных проводников на другой стороне печатной платы.

Итак, каковы же возможности данного тестера?

Замер ёмкости и параметров электролитического конденсатора.

Также советую заглянуть на страничку, где рассказывается о разновидностях полевых транзисторов и их обозначении на схеме . Это поможет понять, что же вам показывает прибор.

Проверка биполярных транзисторов.

В качестве подопытного "кролика" возьмём наш КТ817Г. Как видим, у биполярных транзисторов измеряется коэффициент усиления hFE (он же h21э ) и напряжение смещения Б-Э (открытия транзистора) Uf . Для кремниевых биполярных транзисторов напряжение смещения находится в пределах 0,6 ~ 0,7 вольт. Для нашего КТ817Г оно составило 0,615 вольт (615mV).

Составные биполярные транзисторы тоже распознаёт. Вот только параметрам на дисплее я бы верить не стал. Ну, действительно. Не может составной транзистор иметь коэффициент усиления hFE = 37. Для КТ973А минимальный hFE должен быть не менее 750.

Как оказалось, структуру для КТ973А (PNP) и КТ972А (NPN) определяет верно. Но вот всё остальное замеряет некорректно.

Стоит учесть, что если хотя бы один из переходов транзистора пробит, то тестер может определить его как диод.

Проверка диодов универсальным тестером.

Образец для испытаний - диод 1N4007.

Для диодов указывается падение напряжения на p-n переходе в открытом состоянии Uf . В техдокументации на диоды указывается как V F - Forward Voltage (иногда V FM ). Замечу, что при разном прямом токе через диод величина этого параметра также меняется.

Для данного диода 1N4007 : V F =677mV (0,677V). Это нормальное значение для низкочастотного выпрямительного диода. А вот у диодов Шоттки это значение ниже, поэтому их и рекомендуют применять в устройствах с низковольтным автономным питанием.

Кроме этого тестер замеряет и ёмкость p-n перехода (C =8pF).

Результат проверки диода КД106А. Как видим, ёмкость перехода у него во много раз больше, чем у диода 1N4007. Аж 184 пикофарады!

Если вместо диода установить светодиод и включить проверку, то во время тестирования он будет задорно помигивать.

Для светодиодов тестер показывает ёмкость перехода и минимальное напряжение, при котором светодиод открывается и начинает излучать. Конкретно для этого красного светодиода оно составило Uf = 1,84V.

Как оказалось, универсальный тестер справляется и с проверкой сдвоенных диодов, которые можно встретить в компьютерных блоках питания, преобразователях напряжения автоусилителей, всевозможных блоках питания.

Проверка сдвоенного диода MBR20100CT .

Тестер показывает падение напряжения на каждом из диодов Uf = 299mV (в даташитах указывается как V F ), а также цоколёвку. Не забываем, что сдвоенные диоды бывают как с общим анодом, так и общим катодом.

Проверка резисторов.

Данный тестер отлично справляется с замером сопротивления резисторов, в том числе переменных и подстроечных. Вот так прибор определяет подстроечный резистор типа 3296 на 1 кОм. На дисплее переменный или подстроечный резистор отображается в виде двух резисторов, что не удивительно.

Также можно проверить постоянные резисторы с сопротивлением вплоть до долей ома. Вот пример. Резистор сопротивлением 0,1 Ома (R10).

Замер индуктивности катушек и дросселей.

На практике не менее востребована функция замера индуктивности у катушек и дросселей . И если на крупногабаритных изделиях наносят маркировку с указанием параметров, то вот на малогабаритных и SMD-индуктивностях такой маркировки нет. Прибор поможет и в этом случае.

На дисплее результат измерения параметров дросселя на 330 мкГ (0,33 миллиГенри).

Кроме индуктивности дросселя (0,3 мГ) тестер определил его сопротивление постоянному току - 1 Ом (1,0Ω).

Маломощные симисторы данный тестер проверяет без проблем. Я, например, проверял им MCR22-8 .

А вот более мощный тиристор BT151-800R в корпусе TO-220 прибор протестировать не смог и отобразил на дисплее надпись "? No, unknown or damaged part" , что в вольном переводе означает "Отсутствует, неизвестная или повреждённая деталь".

Кроме всего прочего, универсальный тестер может замерять напряжение батареек и аккумуляторов.

Я был обрадован ещё и тем, что данным прибором можно проверить оптопары. Правда, проверить такие «составные» детали можно только в несколько этапов, поскольку они состоят минимум из двух изолированных между собой частей.

Покажу на примере. Вот внутреннее устройство оптопары TLP627.

Излучающий диод подключается к выводам 1 и 2. Подключим их к клеммам прибора и посмотрим, что он нам покажет.

Как видим, тестер определил, что к его клеммам подключили диод и отобразил напряжение, при котором он начинает излучать Uf = 1,15V. Далее подключаем к тестеру 3 и 4 выводы оптопары.

На этот раз тестер определил, что к нему подключили обычный диод. В этом нет ничего удивительного. Взгляните на внутреннюю структуру оптопары TLP627 и вы увидите, что к выводам эмиттера и коллектора фототранзистора подключен диод. Он шунтирует выводы транзистора и тестер "видит" только его.

Так мы проверили исправность оптопары TLP627. Похожим образом мне удалось проверить и маломощное твёрдотельное реле типа К293КП17Р.

Теперь расскажу о том, какие детали этим тестером НЕ проверить.

Мощные тиристоры. При проверке тиристора BT151-800R прибор показал на дисплее биполярный транзистор с нулевыми значениями hFE и Uf. Другой экземпляр тиристора определил как неисправный. Возможно, это действительно так и есть;

Стабилитроны . Определяет как диод. Основных параметров стабилитрона вы не получите, но можно удостовериться в целостности P-N перехода. Производителем заявлено корректное распознавание стабилитронов с напряжением стабилизации менее 4,5V.
При ремонте всё-таки рекомендую не полагаться на показания прибора, а заменять стабилитрон новым, так как бывает, что стабилитроны исправны, но напряжение стабилизации «гуляет»;

Любые микросхемы, такие как интегральные стабилизаторы 78L05, 79L05 и им подобные. Думаю, пояснения излишни;

Динисторы . Собственно, это понятно, так как динистор открывается только при напряжении в несколько десятков вольт, например, 32V, как у распространённого DB3;

Ионисторы прибор также не распознаёт. Видимо из-за большого времени заряда;

Варисторы определяет как конденсаторы;

Однонаправленные супрессоры определяет как диоды.

Универсальный тестер не останется без дела у любого радиолюбителя, а радиомеханикам сэкономит кучу времени и денег.

Стоит понимать, что при проверке неисправных полупроводниковых элементов, прибор может определить тип элемента некорректно. Так, биполярный транзистор с одним пробитым p-n переходом, он может определить как диод. А вздувшийся электролитический конденсатор с огромной утечкой распознать как два встречно-включенных диода. Такое бывало. Думаю, не надо объяснять, что это свидетельствует о негодности радиодетали.

Но, стоит учесть тот факт, что также имеет место и некорректное определение значений из-за плохого контакта выводов детали в ZIF-панели. Поэтому в некоторых случаях следует повторно установить деталь в панель и провести проверку.