В современных электронных устройствах, в блоках питания, мониторах, системных платах ПК и другой аппаратуре используются и находят применение полевые транзисторы. При проведении ремонта возникает необходимость проверки исправности мощных полевых транзисторов. Ниже приводятся рекомендации по проверке полевого транзистора и сведения о мерах предосторожности при работе с этими компонентами электронных схем.
Полевые транзисторы (ПТ), благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания ПК, телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры. В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторов).
Обозначение этого типа транзисторов показано на рис. 1 (для сокращения числа внешних компонентов в транзистор может быть встроен мощный высокочастотный демпферный диод). MOSFET - это аббревиатура от английского словосочетания Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Металл-Оксидные Полупроводниковые Полевые Транзисторы).
Рис. 1. Обозначение MOSFET транзисторов (G - затвор, D - сток, S - исток): а - обозначение N-канального транзистора; б - обозначение Р-канального транзистора.
Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной мощности (сотни ватт). В открытом состоянии ПТ имеют чрезвычайно малые значения сопротивления (десятые доли Ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла.
К неоспоримым преимуществам MOSFET-транзисторов перед биполярными можно отнести следующие:
- минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току обеспечивает простоту схем управления (есть даже разновидность MOSFET, управляемых логическими уровнями);
- большая скорость переключения (при этом минимальны задержки выключения, обеспечивается широкая область безопасной работы);
- возможность простого параллельного включения транзисторов для увеличения выходной мощности;
- устойчивость транзисторов к большим импульсам напряжения (dv/dt).
Поэтому данные приборы находят широкое применение и в устройствах управления мощной нагрузкой, импульсных источниках питания (до 1000 В).
MOSFET с N-каналом наиболее популярны для коммутации силовых цепей. Напряжение управления или напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET, должно превышать порог UT 4В, фактически необходимо 10-12В для надежного включения MOSFET. Снижение напряжения управления до нижнего порога UT приведет к выключению MOSFET. Силовые MOSFET выпускают различные производители:
- HEXFET (фирма NATIONAL);
- VMOS (фирма PHILLIPS);
- SIPMOS (фирма SIEMENS).
При ремонте аппаратов, в которых применены полевые транзисторы, у ремонтников очень часто возникает задача проверки целостности и работоспособности этих транзисторов. Чаще всего приходится иметь дело с вышедшими из строя мощными полевыми транзисторами импульсных блоков питания.
Меры предосторожности. Многие маломощные "полевики" (особенно с изолированным затвором) очень чувствительны к статике. Чтобы предотвратить выход из строя транзистора во время проверки, очень важно при проверке полевых транзисторов соблюдать правила безопасности. Их рекомендуется проверять, предварительно организовав заземление. Для того чтобы снять с себя накопленные статические электрические заряды, необходимо, например, надеть на руку заземляющий антистатический браслет.
При отсутствии браслета достаточно коснуться рукой батареи отопления или любых заземленных предметов, так как электростатические заряды между телами при их разделении распределяются пропорционально массе тел. Поэтому для их "обезвреживания" бывает достаточно прикоснуться даже к любой большой незаземленной металлической поверхности. Следовательно, перед тем как брать в руки такой транзистор, обязательно позаботьтесь о том, чтобы на вашем теле не оказалось зарядов.
Также следует помнить, что при хранении полевых транзисторов, особенно маломощных, их выводы должны быть замкнуты между собой. Мощные полевые транзисторы часто имеют защиту от статики, но, несмотря на это, все равно пренебрегать мерами предосторожности не следует.
Процесс проверки полевого транзистора цифровым мультиметром. Более удобно это делать цифровым мультиметром в режиме тестирования P-N переходов (предел, отмеченный значком диода). Показываемое мультиметром значение сопротивления на этом пределе численно равно напряжению на P-N переходе в милливольтах.
Рассмотрим проверку на примере транзистора 20N03 (рис. 2). Система маркировки полевого транзистора 20N03 означает, что он рассчитан на напряжение (Vds) ~30V и ток (Id) ~20A. Буква N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке Rds, а не максимальный ток.
Рис. 2. Полевой транзистор 20N03.
У исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление. Причем бесконечное сопротивление прибор должен показывать независимо от полярности прикладываемого напряжения (щупов). В современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому канал "сток-исток" при проверке ведет себя как обычный диод.
Черным (отрицательным) щупом прикасаемся к подложке - D (СТОКУ), красным (положительным) - к выводу S (ИСТОКА). Мультиметр показывает прямое падение напряжения на внутреннем диоде (500 - 800 мВ). В обратном смещении мультиметр должен показывать бесконечно большое сопротивление, - транзистор закрыт.
Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом вывода G (ЗАТВОРА) и опять возвращаем его на вывод S (ИСТОКА). Мультиметр показывает близкое к нулю значение, причём при любой полярности приложенного напряжения - полевой транзистор открылся прикосновением (на некоторых цифровых мультиметрах, возможно, значение будет не 0, а 150...170 мВ).
Если теперь черным щупом коснуться вывода G (ЗАТВОРА), не отпуская красного щупа, и вернуть его на вывод подложки - D (СТОКА), то полевой транзистор закроется, и мультиметр снова будет показывать падение напряжения на диоде. Это верно для большинства N-канальных полевых транзисторов в корпусе DPAK и D2PAK (рис. 3), применяемых на материнских платах и видеокартах. Если транзистор выполнил всё так, как указано выше, то он — исправен.
Рис. 3. MOSFET: N-канальный полевой транзистор. Обозначение выводов: S - исток, D - сток, G - затвор.
Для проверки P-канальных полевых транзисторов нужно поменять полярность напряжений открытия-закрытия (для этого просто меняем щупы мультиметра местами).
Рассмотрим подробнее по шагам процесс проверки полевого транзистора.
1-й шаг. Для диагностики полевых транзисторов N-канального вида ставим мультиметр на проверку диодов (обычно он пищит на этом положении), черный щуп слева на подложку (D - сток), красный на дальний от себя вывод справа (S - исток), мультиметр показывает падение напряжения на внутреннем диоде - 502 мВ, транзистор закрыт (см. рис. 4).
Рис. 4. На мультиметре выставляем режим проверки диодов. Транзистор закрыт: мультиметр показывает падение напряжения на внутреннем диоде - 502 мВ.
2-й шаг. Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом ближнего вывода (G - затвор) и опять возвращаем его на дальний (S - исток), тестер показывает 0 мВ (на некоторых цифровых мультиметрах будет показано не 0, а 150...170 мВ): полевой транзистор открылся прикосновением (см. рис. 5).
Рис. 5. Полевой транзистор открылся.
3-й шаг. Черным щупом коснуться нижней (G - затвор) ножки, не отпуская красного щупа, и вернуть его на подложку (D - сток) - то полевой транзистор закроется, и мультиметр снова будет показывать падение напряжения около 500 мВ (см. рис. 6). Это верно для большинства N-канальных полевиков в корпусе DPAK и D2PAK, применяемых на материнских платах и видеокартах. Если транзистор выполнил всё, что от него требовалось, то он исправен.
Рис. 6. Полевой транзистор закрылся.
Версия сайта для слабовидящих