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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Mesure des paramètres des transistors à effet de champ. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Le dispositif de contrôle des principaux paramètres des transistors à effet de champ de faible puissance est basé sur des multimètres numériques bon marché, éventuellement même avec des fins de course de mesure défaillants. Cela a réduit au minimum les coûts de main-d'œuvre pour l'installation et la fabrication de la structure. Les lectures numériques facilitent un peu la comparaison des transistors et la sélection des paires pour les étages différentiels. La pente des transistors est déterminée par le calcul le plus simple. De par la nature de mon travail, je dois souvent réparer des instruments avec des transistors à effet de champ. Ils sont utilisés dans les modulateurs, les étages d'entrée des amplificateurs des oscilloscopes et des voltmètres numériques, les dispositifs de commutation, etc. Par exemple, environ 7 transistors de la série KP38 sont installés dans le voltmètre V30-301. Ces transistors sont très sensibles à l'électricité statique, et le moindre non-respect de la technologie d'installation entraîne leur défaillance. La plupart des dysfonctionnements de l'appareil associés à la défaillance des transistors à effet de champ peuvent être éliminés par un simple remplacement, mais si les transistors sont utilisés dans des cascades différentielles ou "symétriques", ils doivent être sélectionnés en fonction des paramètres principaux.
Les principaux paramètres des transistors à effet de champ comprennent le courant de drain initial, la tension de coupure et la pente. Il est possible de les déterminer, et donc de prendre une décision sur l'adéquation d'un transistor à effet de champ à l'utilisation, en utilisant un dispositif dont le circuit est illustré à la Fig. 1. En modifiant la tension de grille et en contrôlant le courant de drain, vous pouvez connaître les trois paramètres de base. Pour les transistors à jonction pn ou à grille IGBT avec canal intégré, le courant de drain initial ISnat est le courant de drain à tension de grille nulle. La tension de coupure U3uots est la tension de grille à laquelle le courant de drain atteint une valeur proche de zéro. La pente de la caractéristique est définie comme le rapport de la variation du courant de drain ΔIC (mA) à la variation de tension entre la grille et la source ΔUzi (V) qui l'a provoquée : pas difficile. La pente S d'un transistor à effet de champ avec une jonction p-n de commande dépend de la tension de grille U3i et a une valeur maximale Smax à une tension de grille de zéro. Si les valeurs du courant de drain initial ISnach et de la tension de coupure U3uots sont mesurées. la pente peut être estimée approximativement par les formules : Smax \u2d XNUMXIsnach / Uziots S = √Isnach Ic/Uziots où la tension est en volts, le courant est en milliampères, la pente est en mA/V [1]. Pour les transistors à grille isolée, la pente au courant de drain Ic et à la tension Uzi peut être calculée par la formule S = 2Ic/|Uzi - Uziots| où UZIots - tension de coupure ou tension de seuil (pour les transistors à grille induite). Sur la base de la disposition de cet appareil, un appareil a été créé pour la mesure opérationnelle des principaux paramètres des transistors à effet de champ et la surveillance de leurs performances. caractéristiques techniques Tension de grille mesurée, V ..............-12...+12
L'appareil a une protection du transistor testé contre les dommages. Le circuit du compteur est illustré à la fig. 2. Pour modifier la tension de grille du transistor, une résistance variable R2 est utilisée, connectée à une alimentation bipolaire 2x12 V, ce qui permet d'obtenir la caractéristique de la pente de tout transistor à effet de champ de faible puissance avec les deux n -canal et canal p. La résistance R3 est nécessaire pour limiter le courant de grille. La polarité de la tension sur le drain est changée par le commutateur SB1. Pour éviter de surcharger le milliampèremètre, un limiteur de courant a été utilisé sur le transistor VT1 et la résistance R1. La limitation se produit à 25 mA car le courant maximum mesurable est réglé sur 20 mA. Le pont de diodes VD1 assure l'action du limiteur dans n'importe quelle direction du courant de drain. Les relais K1 et K2 empêchent la défaillance du transistor à effet de champ mesuré de l'électricité statique: jusqu'à ce que le bouton "Mesure" SB2 soit enfoncé, l'enroulement du relais est désactivé et les contacts de connexion du transistor sont fermés l'un à l'autre et à un fil commun. Pendant la mesure, le bouton est enfoncé et le transistor est connecté aux circuits de mesure via les contacts de relais. La LED HL1 indique que le processus de mesure est en cours. La partie principale de l'appareil - milliampèremètre RA1 et voltmètre PV1 - est assemblée à partir d'ensembles multimètres M890D prêts à l'emploi. La base de ces multimètres est la puce ICL7106 bien connue. Ces instruments ont été choisis pour leur grand boîtier pratique afin de réduire les coûts de main-d'œuvre dans la fabrication du compteur de paramètres. L'alimentation du convertisseur analogique-numérique (ADC) du multimètre provient d'une alimentation bipolaire +5 / -5 V, qui est nécessaire pour les microcircuits ADC et d'autres parties de l'appareil. La puce ADC a une telle opportunité si le multimètre est modifié comme indiqué dans le fragment de circuit de la Fig. 3 (la numérotation des éléments est conditionnelle).
Dans l'interrupteur principal utilisé avec une alimentation par batterie, les broches 30,32, 35 et 30 sont connectées ensemble. Avec une alimentation bipolaire, la broche 30 (le circuit ADC de bas niveau) est déconnectée de ce point. Dans ce cas, le microcircuit mesure la différence de potentiel entre les broches 31 et 2, tandis que l'entrée ADC est découplée des circuits de puissance. La seule condition est que la tension dans l'un des circuits de mesure ne doit pas dépasser la tension d'alimentation ADC par rapport au fil commun. Un tel raffinement est décrit dans [XNUMX]. Avec des modifications minimes, le microcircuit fournit une mesure de tension jusqu'à 200 mV sans diviseurs. Pour construire un voltmètre avec une limite de 20 V, nécessaire pour mesurer la tension de grille, un diviseur 1:100 composé de résistances R5 et R6 a été utilisé. Pour construire un milliampèremètre avec une limite de mesure de 20 mA, la résistance R7 est utilisée. À un courant de 20 mA, une tension de 200 mV chute à travers elle, qui est mesurée par l'ADC. Un milliampèremètre est installé dans le circuit source et mesure le courant du transistor. Cette décision est dictée par l'impossibilité de mesurer le courant dans le circuit de drain, car aux bornes de mesure du milliampèremètre il peut y avoir une tension qui dépasse la tension d'alimentation de la puce ADC. Le voltmètre est connecté entre la porte et la source, par conséquent, un courant d'une valeur maximale ne dépassant pas 5 μA traversera le diviseur R6R12, ce qui entraînera une erreur dans les lectures du milliampèremètre d'un chiffre le moins significatif, ce qui s'avère être insignifiant. Le schéma du bloc d'alimentation de l'appareil est illustré à la fig. quatre.
Pour abaisser la tension secteur à 12 V, un transformateur T1 est utilisé. De plus, la tension alternative est redressée par le pont de diodes VD1 et filtrée par les condensateurs C1, C2. Les stabilisateurs de tension bipolaires +12/-12V sont des microcircuits DA1, DA2. La tension bipolaire +5/-5 V stabilise les microcircuits DA3 et DA4. Les stabilisateurs sont connectés en série pour réduire la chute de tension aux bornes des stabilisateurs DA3 et DA4. Le schéma d'une alimentation bipolaire peut être n'importe quel autre; il est même possible d'utiliser une alimentation autonome, par exemple à partir de batteries Korund. Pour cela, il vous faudra ajouter un convertisseur de tension de batterie à celui nécessaire pour alimenter le reste du compteur.
Détails et conception. Les pièces suivantes peuvent être utilisées dans l'appareil. Résistances R5-R7 - C2-29 ou autres avec une tolérance ne dépassant pas ± 0,5%, bien que les valeurs nominales puissent différer de celles indiquées sur le schéma ; l'essentiel est la stabilité de la résistance. Les résistances restantes sont quelconques, par exemple MLT0.125. Résistance variable R2 - multi-tours, par exemple RP1-53 ou conçue pour un réglage de précision (selon un circuit grossier) - SP5-35, SP5-40. Si vous n'en trouvez pas, les résistances R2 et R3 peuvent être remplacées par un analogue - un nœud de deux variables et deux résistances constantes, comme cela se fait dans ma conception. Le schéma d'un tel nœud est illustré à la Fig. 5. La résistance R1 définit la tension grossièrement et R2 avec précision. La LED peut être remplacée par d'autres, par exemple, de la série AL 102, AL307, KIPD, mieux que la couleur rouge de la lueur. Ponts à diodes - KTs407 avec n'importe quelle lettre, au lieu d'eux, vous pouvez utiliser des diodes au silicium séparées avec un courant moyen admissible d'au moins 200 mA dans le redresseur et 100 mA dans le limiteur de courant. Pour simplifier la conception, des microcircuits de stabilisateurs intégrés 7812, 7912, 7805 et 7905 sont utilisés, dont les analogues domestiques sont respectivement KR142EN8B, KR1162EN12A, KR142EN5A et KR1162EN5A. Relais - RES60 (version RS4.569.435-07) ou similaire avec deux groupes de contacts pour la commutation. Transformateur réseau T1 - tout transformateur fournissant des tensions de sortie de 2x 15 V et un courant d'au moins 100 mA, il peut être prélevé sur un adaptateur réseau d'une puissance d'au moins 6 watts. L'enroulement secondaire d'un tel transformateur est rebobiné pour obtenir la tension bipolaire souhaitée. Le transformateur et le redresseur sont placés dans le boîtier de l'adaptateur et les éléments stabilisateurs sont situés dans le boîtier de l'appareil. L'appareil est connecté à l'adaptateur avec un câble à trois fils. L'ensemble du compteur est assemblé dans le cas de l'un des multimètres. Lors de la fabrication de l'appareil, les multimètres ont été ouverts et, après avoir retiré les parties inutiles des cartes, ils ont été combinés dans un seul cas, comme le montre la Fig. 6.
Les pièces supplémentaires - résistances de diviseur, interrupteur, etc. - sont supprimées (par conséquent, la raison de la fabrication d'un tel appareil peut être un défaut fatal dans l'interrupteur d'un tel multimètre). Ils ne laissent qu'une partie de la carte avec la puce ICL7106, l'indicateur, les éléments de "cerclage" de la puce et de l'indicateur, et les boutons d'alimentation qui feront office d'interrupteurs SB1, SB2. Les conducteurs imprimés menant à ces interrupteurs doivent être coupés. Le capot inférieur du multimètre n'est pas soumis à un traitement et le dessus devra être finalisé. Pour un appareil, le couvercle est coupé de sorte qu'il ne reste que la partie avec l'indicateur et le bouton. Au second, le milieu est découpé à l'endroit où se trouve l'interrupteur de fin de course, et la partie découpée de la conception du premier appareil est collée à cet endroit. Lors de la découpe de pièces à partir des couvercles supérieurs, les crémaillères sont conservées, dans lesquelles des vis autotaraudeuses sont vissées, fixant les couvercles supérieur et inférieur. Au-dessus, près du bouton, une résistance est attachée qui régule la tension à la porte. Par le bas, un connecteur pour connecter des transistors à effet de champ est installé. Un panneau de pinces pour microcircuits a été utilisé comme connecteur. Le milieu du panneau est découpé et un certain nombre de contacts sont collés ensemble. Le choix d'un panneau à pinces est dû à sa haute résistance à l'usure. Dans ma conception, une petite carte en feuille de textolite a été utilisée, sur laquelle un panneau, une LED et un relais sont installés. À son tour, la carte est fixée au panneau avant avec deux vis. Les trous supplémentaires sur le panneau avant sont scellés avec une plaque en plastique ou en carton électrique découpée sur mesure, sur laquelle la superposition imprimée sur l'imprimante est collée, son apparence est illustrée à la Fig. sept.
La plupart des transistors ont un corps cylindrique avec une étiquette de clé pour identifier les broches. Les contacts du connecteur de connexion des transistors à effet de champ sont interconnectés selon leur fonction de manière à ce que chaque type de transistor ait sa place sans qu'il soit nécessaire de préciser le brochage. Dans la version proposée, les transistors sont installés avec la clé vers le haut. Les connexions d'une sortie séparée du boîtier du transistor avec la source et de la deuxième grille des transistors des séries KP306, KP350 avec le drain sont fournies via le connecteur avec des cavaliers entre les prises correspondantes. L'apparence de l'appareil fini est illustrée à la Fig. huit.
Avant d'allumer l'appareil pour la première fois, il est nécessaire de vérifier les valeurs de tension de sortie du stabilisateur. La mise en place de l'appareil consiste à régler le limiteur de courant et à régler les tensions exemplaires du milliampèremètre et du voltmètre. Pour régler le limiteur, vous devez connecter un exemple de milliampèremètre entre les contacts "C" et "I" du connecteur de connexion du transistor mesuré, appuyer sur le bouton "Mesure" et sélectionner la résistance R1, en obtenant des lectures de 25 ... 30 mA. Vous pouvez présélectionner le transistor en fonction du paramètre de limitation de courant, puis la résistance R1 est remplacée par un cavalier. Ensuite, un milliampèremètre exemplaire est connecté en série avec une résistance variable aux mêmes contacts, un courant de 10 mA est réglé, et la résistance de réglage de tension exemplaire réalise les mêmes lectures du milliampèremètre du dispositif. Pour régler le voltmètre, un exemple de voltmètre est connecté aux bornes "3" et "ET", la tension de grille est réglée sur 10 V avec la résistance de l'appareil, et les mêmes lectures sont réglées avec la résistance de réglage du voltmètre de l'appareil. En raison du fait que les FET peuvent être endommagés par l'électricité statique, la procédure suivante pour faire fonctionner l'instrument peut être recommandée. Avant la connexion, toutes les sorties du transistor à effet de champ doivent être fermées avec un cavalier entre elles. Le type de conductivité du canal est réglé sur l'appareil (canal n ou p), le bouton "Mesure" est enfoncé. Le transistor à effet de champ est connecté à sa prise, le cavalier est retiré des bornes, le bouton "Mesure" est enfoncé et ses paramètres sont contrôlés. Après la mesure, appuyez sur le bouton, fermez les fils du transistor l'un à l'autre et retirez le transistor de la prise. Avec l'aide de l'appareil, il est facile de diagnostiquer tout type de dysfonctionnement des transistors à effet de champ. Comme la pratique l'a montré, la plupart des dysfonctionnements des transistors se résument à un courant de fuite de grille important, à une panne ou à un canal ouvert, ou à une rupture interne dans l'une des bornes. Si, lorsque vous appuyez sur le bouton "Mesure", la tension à la grille diminue par rapport à la valeur de consigne, alors il y a une fuite de courant de la grille. La lecture du milliampèremètre ne sera nulle à aucune tension de grille. Dans tous les autres cas, l'incapacité à mesurer le courant de drain initial et la tension de coupure indique un dysfonctionnement du dispositif à semi-conducteur mesuré. littérature
Auteur : V. Andryushkevich, Tula ; Publication : radioradar.net
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