איך בודקים מוסף: בדיקת טרנזיסטור עם מולטימטר

באלקטרוניקה מודרנית, MOSFETs הם בין האלמנטים הרדיופוניים הנפוצים ביותר. למרות מהימנותם, הם נכשלים לעתים קרובות, מה שקשור להפרות המשטר בעבודתם. יחד עם זאת, החיפוש אחר אלמנט פגום בקשר עם הספציפיות של התקן טרנזיסטור אפקט שדה גורם לקשיים מסוימים. אבל לדעת את עקרון הפעולה של רכיב הרדיו, זה לא כל כך קשה לבדוק את המוספט עם מולטימטר.

תכונות של MOSFET

ההבדל בין טרנזיסטור אפקט שדה לטרנזיסטור דו קוטבי קלאסי הוא שפעולתו תלויה במתח המופעל, ולא בזרם. בספרות, אלמנט רדיו כזה נקרא לעתים קרובות טרנזיסטור MOS (מוליכים למחצה תחמוצת מתכת) או טרנזיסטור MOS (מוליכים למחצה דיאלקטרי מתכת). בגרסה האנגלית, שמו נשמע כמו מוספת, שנוצר מ-MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor).

טרנזיסטורי אפקט שדה הם אלמנטים פעילים, כלומר, פעולתם בלתי אפשרית מבלי להפעיל מתח על המסופים. בפעם הראשונה, הרעיון ליצור מכשיר, שזרימת נושאי המטען בו נשלטת על ידי גודל המתח המופעל, הוצע על ידי המדען האוסטרו-הונגרי יוליוס לילינפלד. עם זאת, היעדר הטכנולוגיה ליצירת מכשיר כזה איפשר לשחרר אב טיפוס רק ב-1960. מאז 1977 החלו להשתמש במוספטים בייצור מחשבים אלקטרוניים, ובכך להגדיל את הפרודוקטיביות של האחרונים.

מדענים שונים בעולם עורכים כל העת מחקר לשיפור פעולתו של מכשיר אלקטרוני, ולכן, עד כה, הומצאו והוכנסו לייצור מספר סוגים של טרנזיסטורים בעלי אפקט שדה. לכל אחד מהם יתרונות וחסרונות משלו, אך העיקרון הכללי של עבודתם זהה.

סוגים ועיצוב

המוספטים מחולקים לשתי קבוצות. בהתאם לסוג אלקטרודת הבקרה, הם יכולים להיות: עם צומת p-n ושער מבודד. לאחרונה, הסוג הראשון של אלמנטים מתחילים להיות בשימוש פחות ופחות. טרנזיסטורים עם צומת p-n בקרה הם מבחינה מבנית בסיס מוליכים למחצה, שנשאי המטען העיקריים שלו יכולים להיות גם חורים (סוג p) וגם אלקטרונים (סוג n).

בקצות הבסיס עושות מסקנות הנקראות ניקוז ומקור. החלק הנשלט של המעגל מחובר למגעים אלה. ההתקן נשלט דרך המסוף השלישי של הטרנזיסטור (שער), שנוצר על ידי חיבורו לבסיס המוליך ההפוך. לכן, לטרנזיסטור p-n יש שלושה פינים:

1. המקור הוא הכניסה שדרכה נכנסים נושאי האנרגיה העיקריים.
2. ניקוז הוא שקע מכשיר שדרכו יוצאים נושאי האנרגיה העיקריים.
3. התריס הוא פלט השולט במעבר המטענים דרך המכשיר.

בהתאם לסוג המוליכות של אלקטרודת השער, מוספים כאלה מחולקים לסוגי n ו-p.

לאלמנט רדיו עם שער מבודד יש מבנה שונה. השער שלו מופרד מהבסיס בשכבה דיאלקטרית. בייצור המכשיר נעשה שימוש במוליך למחצה בעל התנגדות גבוהה. זה נקרא גיבוי או תריס. נוצרים עליו שני אזורים עם סוג הפוך של מוליכות - ניקוז ומקור. לפיכך, ישנם שלושה תחומים. המרחק בין האלקטרודות המבוקרות קטן מאוד, והתריס המופרד מהן מכוסה בשכבה דיאלקטרית בסדר גודל של 0.1 מיקרומטר. בדרך כלל, תרכובת SiO2 משמשת כדיאלקטרי.

בהתאם לשיטת הייצור, מכשירים עם מגע מבודד מחולקים לשני סוגים: מדולדל ומועשר. הראשונים זמינים רק ב-n-type ויכולים להיות בעלי שני שערים, בעוד שהאחרונים זמינים ב-n ו-p-type.

התקנים מסוג מועשר נקראים טרנזיסטורי ערוץ מושרה. בהם, המגעים המבוקרים אינם מחוברים בשכבה מוליכה. לכן, זרם הניקוז מופיע רק כאשר הפרש פוטנציאלי מסוים מופעל על השער ביחס למקור. טרנזיסטורים מדוללים בעיצובם מכילים ערוץ מובנה, שבגללו מגיב הטרנזיסטור למתח של קוטביות חיובית ושלילי כאחד.

מאפייני אלמנט רדיו

בתרשימים ובספרות נהוג לציין את המוספ באותיות הלטיניות VT ואחריהן מספרו הסידורי בתרשים. מבחינה גרפית, אלמנט שדה מתואר כמעגל, שבאמצעו מצוירים קווים ישרים, המציינים את נתיב הזרימה הנוכחית. סוג המוליכות מצוין על מסוף השער בצורה של חץ. השער, הניקוז והמקור חתומים, בהתאמה, באותיות האלפבית הלטיני - S, D, G.

מכשירי שטח מאופיינים בפרמטרים רבים. אבל בין העיקריים שבהם, נבדלים המאפיינים הבאים:

1. מתח בין אלקטרודות מבוקרות. מראה את כמות המתח שהטרנזיסטור יכול לעמוד בו מבלי לפגוע בפרמטרים שלו. כלומר, בפועל, זהו המתח המרבי של מקור הכוח, שעבורו מיועד הטרנזיסטור לעבוד.
2. ניקוז את חוזק הזרם. בדרך כלל, הערך המרבי מצוין עבור כמות מסוימת של מתח DC המופעל על השער - מקור.
3. עכבת ערוץ מקור ניקוז במצב במצב. ככל שערך זה גבוה יותר, כך הטרנזיסטור עובד גרוע יותר, שכן הפסדי אנרגיה מתרחשים על ההתנגדות, והחימום של המוספט עולה.
4. כוח פיזור. תלוי בטמפרטורת הסביבה. פרמטר זה מתואר כמאפיין המראה את תלות הכוח בטמפרטורה.
5. רמת הרוויה של ערוץ המקור-שער. מציין את ערך הגבול של הפרש הפוטנציאל, עם התגברות עליו הזרם אינו עובר בערוץ.
6. סף הפעלה. זהו המתח המינימלי שיש להפעיל על הטרנזיסטור כדי לפתוח את הערוץ המוליך שלו.
7. קיבולת תריס. חסרון משמעותי של טרנזיסטורי אפקט שדה קשור לפרמטר זה. לכן, בגלל הקיבול הטפילי, השימוש במכשירים במעגלים בתדר גבוה מוגבל, מה שמפחית את מהירות החלפת מצבי פעולה.

כמו כן, חשוב לדעת שמוספטים רגישים לחשמל סטטי, במיוחד עם מכשירי שער מבודדים. לכן, כאשר בודקים את הטרנזיסטור עם אפקט שדה עם מולטימטר, כדאי לענוד צמידים אנטי-סטטיים על שתי הידיים, וגם לא ללבוש בגדי צמר.

עקרון הפעולה

מהות הפעולה של אלמנט רדיו עם שער מבודד היא לשלוט בכמות הזרם העוברת דרכו על ידי שינוי הפרש הפוטנציאלים. כאשר מופעל מתח על המקור ועל השער, נוצר שדה חשמלי במכשיר רוחבי לזה המופעל. שדה זה מגדיל את מספר נושאי המטען החופשיים בשכבת פני השטח.

בגלל זה, כמות משמעותית של נושאי מטען מתחילה להצטבר ליד הדיאלקטרי, וכתוצאה מכך נוצרת פס הולכה. זרם מתחיל לזרום באזור זה, כלומר בין היציאות המבוקרות. כאשר המתח יוסר מהשער הפתוח, המוליכות תיעלם, וזרימת הזרם תיפסק.

תהליכים שונים במקצת מתרחשים בפעולת טרנזיסטור אפקט שדה עם צומת pn. אם מופעל על צומת זה מתח מנוגד לנושאי המטען הראשיים, האזור שלו מתחיל להתרחב. עלייה במעבר מובילה להצרת עובי התעלה המוליכה, שמשמעותה עלייה בהתנגדות. כתוצאה מכך יורד הזרם העובר בין הניקוז למקור. לפיכך, על ידי שינוי רמת המתח, משתנה גם הזרם העובר דרך הטרנזיסטור.

שיטות מדידה

למדידת הפרמטרים של טרנזיסטורי אפקט שדה נעשה שימוש במכשירים מיוחדים. עבודתם מבוססת על שימוש במיקרו-בקר ובגנרטור מובנה. אות מסוג מסוים מוחל על המגעים של הטרנזיסטור, וכתוצאה מכך הוא משתנה. באמצעות מנתח מובנה, המכשיר מעריך שינויים אלו וממיר את הנתונים למידע קל לקריאה. כל העניין בשימוש במונה כזה מסתכם בהתקנת מוסף במשטחי מגע מיוחדים ולחיצה על כפתור ההתחלה.

בחיי היומיום, מכשירים תוצרת בית משמשים לעתים קרובות על ידי חובבי רדיו. אז, הסוג הפשוט ביותר של מכשיר של מספר אלמנטים מאפשר לך למדוד את ההתנגדות של הערוצים. לשם כך השתמשו ב: מד מתח, נורת רכב, מקור מתח ונגד של כ-100 אוהם. לאחר הרכבת מעגל כזה, אתה יכול בקלות למדוד את ה-Rds של אלמנט הרדיו, ובכך לבדוק את יכולת הפעולה של המוספט.

אבל הדרך הקלה והמהירה ביותר לאבחן אלמנט רדיו היא להשתמש במולטימטר. בעזרתו קל לבדוק את יכולת העבודה של המוספ במצב מפתח. ואם לפי תוצאות הבדיקה הוא נפתח ונסגר כרגיל, הרי שהסבירות לשירות שלו גבוהה מאוד.

טרנזיסטור שער

להבנה טובה יותר של תהליך האימות של מוספט, ניתן לייצג אותו בצורה של מעגל שווה ערך כמו משולש. שתי צלעות של משולש כזה הן שתי דיודות, והשלישית היא נגד. במקרה זה, נקודת החיבור של הדיודות נחשבת לשער, והחיבור שלהן לנגד הוא הניקוז והמקור.

לאחר הצגת הדיאגרמה המקבילה, אתה יכול להתחיל לאמת את האלמנט. לדוגמה זה נוח לשקול אחד מסוגי המוליכות, למשל, סוג n:

1. מדידת התנגדות ערוץ. לשם כך, באמצעות מתג בחירת המדידה, המולטימטר מוגדר למצב בדיקת התנגדות. מגבלת המדידה נבחרה להיות כשני מגוהם. הבדיקות של המכשיר נוגעות בניקוז ובמקור של הטרנזיסטור. כתוצאה מכך, מספר השווה להתנגדות הצומת יופיע על מסך המולטימטר. לאחר מכן משתנה הקוטביות של הבדיקות, וההתנגדות נמדדת שוב. עם מוסף עובד, ערכים אלה צריכים להיות זהים בערך. חיבור כזה במעגל המקביל מתאים למיקום שבו ערך ההתנגדות של הנגד יימדד.
2. בדיקת מעבר שער-מקור. לשם כך, המולטימטר עובר למצב המשכיות דיודה. חוט המדידה, המחובר לפלוס של הבוחן, נוגע בשער, והמינוס - למקור. התוצאה של פעולה זו תהיה מדידת ירידת המתח על פני הצומת הפתוח באמצעות רב-מדר. הערך שלו צריך להיות בערך 600-700 מילי-וולט. השלב הבא הוא להפוך את הקוטביות של החוטים המחוברים. אם המוספט פועל כהלכה, הבוחן יראה אינסוף. זה יציין שהמעבר סגור.
3. מחקר של מעבר שער ניקוז. המולטימטר נשאר במצב המשכיות דיודה. אבל הגשש החיובי נוגע בתריס, והשלילי נוגע בניקוז. במקרה זה, הבוחן צריך להראות נפילת מתח על פני הצומת בסדר גודל של 600-700 מילי-וולט. כאשר הקוטביות מתהפכת, אם הטרנזיסטור פועל, הבוחן יראה אינסוף.

אם כל שלוש הנקודות הושלמו כהלכה, המוספ נחשב לתפעול. בדיקת אלמנט רדיו מסוג אחר מתבצעת באותו אופן, רק הקוטביות של חיבור הבדיקות משתנה.

מוסף שער מבודד

לטרנזיסטור מסוג זה יש דיודה מובנית בגופו, הממוקמת בין המקור לניקוז, ולכן הוא זה שנבדק בתחילה לגבי יכולת השירות. כדי לבדוק זאת, המולטימטר עובר למצב בדיקת דיודה, והבדיקות שלו מחוברות לניקוז ולמקור. בכיוון קדימה, המכשיר אמור להראות נפילת מתח, ובמקרה של שינוי קוטביות - אינסוף.

המבחן העיקרי של הטרנזיסטור הוא לדמות את פעולתו במצב מפתח. במקרה של אלמנט רדיו מסוג n האבחון שלו מתבצע באופן הבא:

1. המולטימטר עובר לבדיקת דיודה.
2. בדיקה המחוברת למינוס נגעה למקור, ולפלוס - לתריס.
3. החוט החיובי מועבר לניקוז. אם המוספט עובד, אז ההתנגדות של המעבר תהיה נמוכה מאוד, כלומר, הערוץ ייפתח.
4. לאחר מכן, הגשש החיובי מחובר למקור, והבדיקה השלילית מחוברת לשער. לאחר שלבים אלה, הטרנזיסטור ייסגר.

על סמך תוצאות המדידה, מסקנה לגבי ביצועי האלמנט. לפיכך, תוך התבוננות ברצף השלבים לעיל, אתה יכול לבדוק כל סוג של מוסף לתפעול באמצעות מולטימטר.