Verificarea tranzistoarelor.
Pentru a putea studia/nelege scheme electrice cu tranzistoare
este suficient s cunoti modul de funcionare i simbolizarea
tranzistoarelor. ns nainte de a te apuca s construieti montaje
electronice cu tranzistoare, trebuie n plus s tii i cum arat ele n
realitate. Pe lng asta, nu este deloc o suprinz faptul c n lumea
real tranzistoarele pot fi i defecte, iar pentru asta ai nevoie s
tii cte ceva despre verificarea tranzistoarelor. Aadar, pentru a
lmuri aceste lucruri, n articolul de astzi vom aborda urmtoarele
subiecte: Categorii de tranzistoare. Capsulele tranzistoarelor.
Verificarea tranzistoarelor Verificarea tranzistoarelor bipolare.
Verificarea tranzistoarelor JFET. Verificarea tranzistoarelor
MOS-FET.Categoriide tranzistoare.Chiar dac toate n esen fac acelai
lucru, exist o sumedenie de categorii de tranzistoare. Deosebirea
dintre acestea este dat de parametrii caracteristici, care sunt
optimizai de ctre productor pentru anumite game de aplicaii. Cu
alte cuvinte, pentru a folosi la maxim performanele unui tranzistor
trebuie s-l foloseti doar n aplicaiile pentru care a fost proiectat
i construit. n continuare, voi vorbi puin despre cele mai cunoscute
categorii de tranzistoare. Aa cum vei observa pe parcurs, nu exist
mereu o delimitare clar ntre aceste categorii, tranzistoarele
dintr-o categorie putnd avea uneori caracteristici specifice altor
categorii.Tranzistoare de mic putere.Sunt tranzistoare care de
regul: suport cureni de colector sau de dren (ICsau ID) de maxim de
200-300mA (0,2-0,3 A); suport tensiuni ntre colector i emitor (VCE)
sau ntre surs i dren (VDS) de maxim 100-200V; n cazul
tranzistoarelor bipolare, au un factor de amplificare de cel puin
200-300; sunt capabile de o puterea disipat (puterea electric pe
care o pot transforma n cldur) de cel mult 500-600mW (0,5-0,6W); nu
au capsula construit n aa fel nct s poat fi montate peradiatoare de
rcire: au frecvena maxim de lucru (frecvena maxim a semnalelor
electrice cu care pot lucra) de circa 200-250 MHz
(megaheri).Tranzistoare de medie putere.Sunt tranzistoare care de
regul: suport cureni de colector sau de dren (ICsau ID) de maxim de
2-3 A; suport tensiuni ntre colector i emitor (VCE) sau ntre surs i
dren (VDS) de maxim 100-200V; n cazul tranzistoarelor bipolare, au
un factor de amplificare ntre 40-150; sunt capabile de o putere
disipat situat undeva n intervalul 0,5 40W; sunt construite n aa
fel nct s poat fi montate pe radiatoare de rcire; au frecvena maxim
de lucru sub 5-10MHz.Tranzistoare de mareputere.Sunt tranzistoare
care de regul: suport cureni de colector sau de dren (ICsau ID) de
cel puin 2-3 A; suport tensiuni ntre colector i emitor (VCE) sau
ntre surs i dren (VDS) de cel puin 50-100V; n cazul tranzistoarelor
bipolare, au un factor de amplificare ntre 40-150; sunt construite
n aa fel nct s poat fi montate pe radiatoare de rcire; sunt
capabile de o putere disipat de cel puin 40-50W; au frecvena maxim
de lucru sub 2-3 MHz.Toate categoriile de tranzistoare menionate pn
acum mai sunt cunoscute i sub denumirea detranzistoare de uz
general.Pe lng acestea exist i categorii mai speciale, denumite
conform aplicaiilor pentru care au fost optimizate. Dintre acestea
amintesc:Tranzistoare de nalt frecven (sau de radiofrecven).Sunt
tranzistoare careau frecvena maxim de lucru de cel puin cteva sute
de MHz. Acestea sunt folosite cel mai frecvent n radioelectronic
(emitoare radio, amplificatoare radio, convertoare de frecven
etc.).Tranzistoare de comutaie(rapid).Sunt tranzistoare care sunt
folosite pe post de comutator pornit-oprit, adic n regim de lucru
nchis-deschis. n acest scop, aceste tranzistoare sunt optimizate
astfel nct trecerea de la regimul nchis la cel deschis (sau invers)
s se poat face foarte rapid (n timpi mai mici de cteva sute sau
chiar zeci de nanosecunde). Principalele aplicaii ale acestor
tipuri de tranzistoare sunt n domeniul circuitelor logice i a
surselor de alimentare n comutatie.Tranzistoare audio.Sunt
tranzistoare care au o amplificare liniar pe tot domeniul de lucru
al tranzistorului. Cu alte cuvinte, n cazul tranzistoarelor audio,
indiferent de ct de mari sunt curenii care trec prin ele, se
pstreaz foarte bine proporionalitatea dintre mrimea semnalului de
intrare (IBsau UPS) i semnalul de ieire (ICsau ID). Dup cum
sugereaz i numele, tranzistoarele audio sunt tranzistoare folosite
n electronica audio.Tranzistoare de zgomotmic.Teoretic, semnalul de
ieire al unui tranzistor ar trebui s asculte doar de semnalul de
intrare al acestuia. n realitate ns, din motive care in de
tehnologia de fabricaie, peste semnalul de ieire se suprapun i alte
semnale dect cele dictate de semnalul de intrare. Aceste semnale
parazite sunt numite zgomotul unui tranzistor. Cum bnui ca ai
intuit deja, tranzistoarele de zgomot mic au valori foarte reduse
ale acestui zgomot.Pe lnga cele spuse mai sus despre categoriile de
tranzistoare, i-ar prinde bine s mai tii c: de regul, cu ct un
tranzistor poate suporta un curent sau/i o tensiune mai mare, cu
att va avea frecvena de lucru mai mic. Excepii de la aceast regul
sunt tranzistoarele de putere de nalt frecven, care ns, pe bun
dreptate, sunt mult mai scumpe dect cele de uz general; cu ct ICal
unui tranzistor bipolar sunt mai mari, cu att mai mic va fi
factorul beta; cu ct un tranzistor are o amplificare mai mare, cu
att va tinde s aibe i un zgomot mai mare.Capsulele
tranzistoarelor.Capsula unui tranzistor reprezint forma sub care
sunt montate i mpachetate componentele unui tranzistor. Altfel
spus, capsula este pentru un tranzistor, ceea ce este carcasa unui
televizor pentru componentele acestuia. n afar de rolul protector,
capsulele de tranzistor conin nite terminale metalice,
numitepiniprin care avem uor acces la diverse zone ale
tranzistorului. Fr existena acestor pini, innd cont c n general
tranzistoarele sunt foarte mici, ne-ar fi extraordinar de greu s le
conectam ntr-un circuit electric. Nu n ultimul rnd, aa cum spuneam
i mai sus, unele capsule sunt special construite astfel nct s poat
fi uor montate pe radiatoare de rcire.n continuare i voi prezenta
pe scurt fiecare din cele mai folosite tipuri de capsule de
tranzistor. Vei observa c fiecare din aceste tipuri este
simbolizate cu un cod care ncepe mereu cu TO. Acest TO vine de
laTransistor Outline. Tipurile de capsule prezentate mai jos sunt
folosite att pentru mpachetarea tranzistoarelor bipolare ct i a
celor cu efect de cmp (JFET, MOS-FET).
Capsula TO-92.Este destinat tranzistoarelor de mic putere de uz
general.Configuraia pinilor este urmtoarea: pinul 1. n general este
conectat la colector/dren, ns n unele cazuri poate fi conectat la
baz/poart; pinul 2. n general este conectat la baz/poart ns n unele
cazuri poate fi conectat la colector/dren; pinul 3. Din experien
mea am observat c este legat mereu la emitor/surs.Capsula
TO-18.Este destinat tranzistoarelor de mic putere, n special n
cazul celor de zgomot mic i a celor de radiofrecven. Configuraia
pinilor este urmtoarea: pinul 1. n general este conectat la
colector/dren, ns n unele cazuri poate fi conectat la baz/poart;
pinul 2. n general este conectat la baz/poart ns n unele cazuri
poate fi conectat la colector/dren; pinul 3. Din experiena mea am
observat c pinul 3 este legat mereu la emitor/surs. Important de
menionat este c TO-18 are undeva ntr-o margine o bucic de tabl ieit
spre exterior. Cel mai apropiat pin de aceast tbli este
emitorul/sursa, cel mai ndeprtat este de regul colectorul/drena iar
cel din mijloc este baza/poarta.Capsula TO-126.Este destinat
tranzistoarelor de medie putere.Configuraia pinilor este urmtoarea:
pinul 1. n general este conectat la emitor/surs; pinul 2. n general
este conectat la colector/dren. Pe cealalt fa a capsulei TO-126 se
afla o zon metalizat destinat montrii tranzistorului pe un radiator
de rcire. Aceast zon metalizat este mereu conectat la pinul 2;
pinul 3. Din experiena mea am observat c este legat mereu la
emitor/surs.Capsula TO-220.Este destinat tranzistoarelor de medie i
mare putere.Configuraia pinilor este urmtoarea: pinul 1. Este
conectat la baz/poart; pinul 2. Este conectat la colector/dren.
Zona metalic a capsulei TO-220 este mereu conectat la pinul 2;
pinul 3. Este conectat la emitor/surs.Capsula TO-264.Este destinat
tranzistoarelor de mare putere.Configuraia pinilor este urmtoarea:
pinul 1. Este conectat la baz/poart; pinul 2.Este conectat la
colector/dren. Zona metalic a capsulei TO-264 este mereu conectat
la pinul 2; pinul 3. Este conectat la emitor/surs.Capsula TO-3.Este
destinat tranzistoarelor de mare putere. Dei pare o capsul
simetric, dac te uii atent n partea dreapt a figurii alturate, vei
vedea c cei doi pini (1 i 3) sunt mai apropiai de marginea de sus
dect de marginea de jos. Aceast asimetrie este intenionat introdus
de fabricant pentru a te ajuta s nu confunzi pinului 1 cu pinul 3
sau invers. Acestea fiind zise, configuraia pinilor este urmtoarea:
pinul 1. Este conectat la baz/poart; pinul 2. Este reprezentat de
carcasa metalic i este mereu conectat la colector/dren; pinul 3.
Este conectat la emitor/surs.Verificarea tranzistoarelor.Dup cum ai
vzut n articolul anterior, doar cunoscnd tipurile de capsule nu poi
fi mereu sigur care pin este emitorul, care este baza etc. De aceea
nainte de a monta tranzistoare ntr-un circuit este nelept s caui pe
netdatasheet-urile acestora i s vezi acolo care este configuraia
pinilor, ce fel de tranzistoare sunt etc. Dac ns nu poi gsi
datasheet-urile de care ai nevoie, verificarea tranzistoarelor cu
un aparat de msur i poate da de multe ori informaii suficiente
pentru a putea pune acele tranzistoare la treab.Bineneles,
verificarea tranzistoarelor te ajut n plus s afli care tranzistoare
sunt defecte i care nu.Pentru verificarea tranzistoarelor ai nevoie
de un aparat de msur care poate msura diode (se poate i cu un
ohmetru, ns este puin mai complicat). Nu conteaz ct este de
performant acel aparat, poi folosi i unul de 10 lei din bazar cum e
cel dinfigura 1. Presupunnd c ai fcut rost de unul, trebuie s-l
setezi pe msurare diode (dei nu se vede foarte bine, butonul
rotativ al aparatului dinfigura 1este rotit spre poziia unde, cu
rou, apare simbolul diodei). Dup aceea, asigur-te c n bornaCOMa
aparatului de msur este bgat firul negru iar n bornaVeste bgat
firul rou.
Figura 1.Aparat de msur setat pentru verificarea
tranzistoarelor.Verificarea tranzistoarelor prin aceast metod
presupune s conectezi firele aparatului de msur, rnd pe rnd, pe cte
o pereche de pini (1-2, 1-3, 2-3, 2-1, 3-1 i 3-2), verifici ce i
arat aparatul de msur pentru fiecare pereche de pini i tragi
concluziile corespunztoare.Verificarea tranzistoarelor
bipolare.nainte de a vorbi despre verificarea tranzistoarelor
bipolare, trebuie s-i reamintesc faptul c tranzistorul bipolar este
format din dou jonciuni PN. Asta nseamn c din toate modurile n care
putem conecta aparatul de msur la pinii tranzistorului, nu vom
observa apariia unui curent electric dect n dou cazuri: cnd vom
polariza direct jonciunea B-E i atunci cnd vom polariza direct
jonciunea B-C. Cu alte cuvinte: pentru un tranzistor NPN funcional,
aparatul de msur (setat pe msurat diode) trebuie s-i afieze undeva
n jur de 500-700mV (adic tensiunea de deschidere a unei jonciunii
PN cu siliciu) NUMAI atunci cnd aparatul de msur este
conectatcuplus pe baz i minus pe emitorsau cuplus pe baz i cu minus
pe colector. n orice alt mod ai conecta aparatul de msur la
tranzistor, aparatul trebuie s afieze cifra 1 (adic acelai lucru
care-l afieaz atunci cnd bornele lui nu sunt conectate nicieri);
pentru un tranzistor PNP funcional, aparatul de msur (setat pe
msurat diode) trebuie s-i afieze undeva n jur de 500-700mV NUMAI
atunci cnd aparatul de msur este conectatcuminus pe baz i plus pe
emitorsau cuminus pe baz i cu plus pe colector. n orice alt mod ai
conecta aparatul de msur la tranzistor, aparatul trebuie s afieze
cifra 1 (adic acelai lucru care-l afieaz atunci cnd bornele lui nu
sunt conectate nicieri).Mai adaug faptul c jonciunea B-E are o
tensiune de deschidere mai mare cu vreo 20-30mV dect jonciunea
B-C.tiind aceste lucruri poi identifica uor care sunt baza,
emitorul i colectorul unui tranzistor bipolar, precum i tipul
acestuia (NPN sau PNP). Pentru a fi sigur c ai neles cum se face
verificarea tranzistoarelor bipolare, i prezint urmtorul exemplu.Am
un tranzistor bipolar despre care nu tiu nimic i vreau s aflu dac
este bun i care i sunt baza, emitorul i colectorul. Iau un aparat
de msur setat pe msurat diode i ncep s-i controlez pinii punnd:
firul rou pe pinul 1 i firul negru pe pinul 2, caz n care aparatul
mi afieaz 1; firul rou pe pinul 1 i firul negru pe pinul 3, caz n
care aparatul mi afieaz 1; firul rou pe pinul 2 i firul negru pe
pinul 1, caz n care aparatul mi afieaz 0,61V; firul rou pe pinul 2
i firul negru pe pinul 3, caz n care aparatul mi afieaz 0,64V;
firul rou pe pinul 3 i firul negru pe pinul 1, caz n care aparatul
mi afieaz 1; firul rou pe pinul 3 i firul negru pe pinul 2, caz n
care aparatul mi afieaz 1.Dac n oricare din combinaiile de msurtori
de mai sus aparatul mi-ar fi afiat mai puin de 0,1-0,2V, a fi tiut
c am de a face cu un tranzistor defect.Din fericire, tranzistorul
nostru nu este defect. tiu c o jonciune PN are tensiunea de
deschidere undeva n jur de 0,6V. Observ c, din toate combinaiile de
msurtori, aparatul mi arat n jur de 0,6V doar n combinaiilefir rou
pe pinul 2/ fir negru pe pinul 1 ifir rou pe pinul 2/ fir negru pe
pinul 3. Vd c pinul 2 este comun acestor dou combinaii, ceea ce
nseamn c pinul 2 estebaza. Faptul c n acest caz baza este legat la
firul rou (deci la plus) mi spune c este vorba de un tranzistor
NPN. A mai ramas s aflu care din cei doi pini rmai este emitorul i
care este colectorul. mi amintesc c jonciunea B-E are o tensiune de
deschidere mai mare dect jonciunea B-C, m uit i vd care dintre cele
dou msuratori (pentru care am obinut n jur de 0,6V) mi d cea mai
mare tensiune i aa aflu c joncinea B-E se afl ntre pinii 2 i 3. Cum
pinul 2 este baza, pinul 3 nu poate fi dectemitorul, iar ultimul
pin rmas, pinul 1, estecolectorul.Dup ce ai aflat care este baza,
emitorul, colectorul i tipul tranzistorului poi face i msurarea
factorului de amplificare (). Aceasta din fericite este mai simpl:
roteti butonul rotativ dinfigura 1pn ajunge la poziia hFE, bagi
pinii tranzistorului n gurile corespunztoare din partea stng-sus a
aparatului i citeti rezultatul pe display.tiu c explicat prin
cuvinte, verificarea tranzistoarelor bipolare pare complicat, ns te
asigur c dup ce o vei exersa practic de cteva ori, vei ajunge s o
consideri ceva banal.Verificarea tranzistoarelor JFET.Verificarea
tranzistoarelor JFET este ceva mai simpl. Dac repetm combinaiile de
msurtori despre care vorbeam la verificarea tranzistoarelor
bipolare, vom afla c ntre dou terminale ale JFET-ului, valoarea
afiat de aparatul de msur este foarte apropiat de 0V. Asta nseamn c
cele dou terminale sunt drena i sursa, iar cel de-al treilea
terminal estepoarta. Pentru a afla ce tip de JFET avem n fa,
trebuie s conectm aparatul de msur, n ambele sensuri, ntre poart i
oricare din cele dou terminale. n aceste condiii, dac: aparatul de
msur afieaz ~0,6V NUMAI atunci cnd firul rou al acestuia este legat
la poart, nseamn c avem de-a face cu un JFET cu canal de tip P;
aparatul de msur afieaz ~0,6V NUMAI atunci cnd firul negru al
acestuia este legat la poart, nseamn c avem de-a face cu un JFET cu
canal de tip N.Dac ntre poart i oricare dintre celelalte dou
terminale aparatul de msur indic mai puin de ~0,6V, JFET-ul nostru
este defect.Din punct de vedere al principiului de funcionare, n
cazul JFET-ului nu este nici o diferen ntre surs i dren, ceea ce
nseamn c n general tu alegi care pin vrei s-l foloseti ca drena i
care ca surs. Este totui posibil ca pentru anumite tipuri de
JFET-uri, productorii s fi optimizat un pin pentru a fi folosit ca
surs i unul pentru a fi folosit ca dren. n cazul acestora,
configuraia optim a pinilor o poi afla doar din datasheet-ul
tranzistorului respectiv.Important de adugat: nainte de ncepe
verificarea tranzistoarelor JFET, trebuie s descarci eventualele
sarcini electrice acumulate n tranzistor, prin scurt-circuitarea
tuturor pinilor acelui tranzistor. Scurtcircuitarea pinilor trebuie
fcut fr s atingi cu mna goal prile metalice ale tranzistorului. Dac
nu respeci aceste recomandri riti ca verificarea tranzistoarelor
JFET s te conduc la concluzii total greite.Verificarea
tranzistoarelor MOS-FET.n cazul MOS-FET-urilor, verificarea
tranzistoarelor folosind aparate de msur nu-i poate spune sigur
care este poarta, sursa, drena sau tipul acelui tranzistor. Dac
totui nu reueti s gseti datasheet-ul corespunztor, cel mai bine
este s foloseti alt tranzistor.n practic, verificarea
tranzistoarelor MOS-FET se rezum doar la stabilirea strii de sntate
a tranzistorului. Dac ntre oricare terminale ale MOS-FET-ului,
aparatul de msur indic sub 0,1-0,2V este clar c bietul tranzistor
i-a dat deja duhul.n ncheiere, trebuie s subliniez faptul c toate
discuiile despre verificarea tranzistoarelor, aa cum sunt ele
prezentate n acest articol,NUsunt valabile n cazul n care
tranzistorul este conectat ntr-un circuit. Deci nainte de a face
verificarea tranzistoarelor, asigur-te c acestea sunt complet
deconectate de la alte circuite.
