как узнать hfe транзистора
Проверочное устройство транзистора, измеряем hfe.
Эта простая схема поможет определить коэффициент передачи тока у транзистора n-p-n структуры. Схема так сказать основа, которую можно превратить во что-то больше.
Пробежимся по деталям. В качестве испытуемого был выбран транзистор 2SC1740 (N-P-N) на его место ставим тот который нужно измерить (TRx). Транзистор Т2 стоит в ключевом режиме, я взял 2SA933(P-N-P). Светодиод любой по вашему усмотрению.
Первый вариант схемы Рис.1 на переменных резисторах, это R5 и R4. Можно оставить один (R5). Их номинал как можно больше, скажем по 1 Мегаом (Мом). Диапазон >1700. Или сделать по-другому, R5 поставить 1 Мом, а R4 cкажем 500 кОм, это даст белее точные показания. Переменные резисторы подключены по обычной схеме, а не по схеме потенциометра, что дает преобразования напряжения U в ток I.
Питаем все это от 9В, можно от батарейки «крона». Снижения питания будет плохо сказываться на показаниях.
Это устройство делаем на печатной плате. Или в корпусе. Резисторы R5 R4 нужно будет проградировать это можно сделать разными способами, можно замерить сопротивления тестером или мультиметром и подписать величины. Пример: Подключаем щупы к резисторам, поворачиваем резистор до величины 82 кОм и отмечаем 100, 168 кОм – 200 и т.д. смотрим в таблицы.
Второй вариант схемы на постоянных резисторах. Здесь все также, сначала вставляем вместо транзистора 2SC1740 тот, что надо проверить, потом по очереди на базу транзистора подключаем резисторы можно использовать замыкающие кнопки, в печатной плате, что я дал, стоят перемычки типа – Джек, хоть это и не сильно удобно, но это занимает меньше пространства.
Начиная со 100 и до 500, если у транзистора коэффициент
300, то светодиод засветиться при нажатии S3.
Если вам нужен, померить коэффициент более 500, то нужно просто добавить резисторы, номиналы берем в таблицы.
Вот вариант схемы до 900, как видите, она получается очень громоздкая, и плата тоже получиться большая, по этому легче сделать на переменных резисторах по рис. 1.
Как идея можно попробовать в коллектор Т2 поставить тиристор так светодиод будет загораться точнее. Сам не пробовал т.к. под рукой нет тиристора.
Думаю, проблем с разводкой печатной платы не будет, но на всякий случай прикрепляю их в формате LAY для программы Sprint-Layout 5.0. И схемы для программы sPlan 6.0.
Большое спасибо участникам форума этого сайта, за советы. А так же человеку с одного чата, за идею с тиристором.
Транзистор – полупроводниковый прибор, основное назначение которого – использование в схемах для усиления или генерирования сигналов, а также для электронных ключей.
В отличие от диода, транзистор имеет два p-n-перехода, соединенных последовательно. Между переходами располагаются зоны, имеющие разную проводимость (типа «n» или типа «р»), к которым подключаются выводы для подключения. Вывод от средней зоны называется «базой», а от крайних – «коллектор» и «эмиттер».
Разница между зонами «n» и «p» состоит в том, что у первой есть свободные электроны, а у второй – так называемые «дырки». Физически «дырка» означает нехватку электрона в кристалле. Электроны под действием поля, создаваемого источником напряжения, двигаются от минуса к плюсу, а «дырки» — наоборот. При соединении между собой областей с разной проводимостью электроны и «дырки» диффузируют и на границе соединения образуется область, называемая p-n-переходом. За счет диффузии область «n» оказывается заряженной положительно, а «р» — отрицательно, а между областями с различной проводимостью возникает собственное электрическое поле, сосредоточенное в области p-n-перехода.
При подключении плюсового вывода источника к области «р», а минуса – к «n» его электрическое поле компенсирует собственное поле p-n-перехода, и через него проходит электрический ток. При обратном подключении поле от источника питания складывается с собственным, увеличивая его. Переход запирается, и ток через него не проходит.
В составе транзистора есть два перехода: коллекторный и эмиттерный. Если подключить источник питания только между коллектором и эмиттером, то ток через него не пойдет. Один из переходов оказывается запертым. Чтобы его открыть, на базу подается потенциал. В результате на участке коллектор-эмиттер возникает ток, который в сотни раз больше тока базы. Если при этом ток базы изменяется во времени, то ток эмиттера в точности повторяет его, но с большей амплитудой. Этим и обусловлены усилительные свойства.
В зависимости от комбинации чередования зон проводимости различают транзисторы p-n-p или n-p-n. Транзисторы p-n-p открываются при положительном потенциале на базе, а n-p-n – при отрицательном.
Рассмотрим несколько способов, как проверить транзистор мультиметром.
Проверка транзистора омметром
Поскольку в составе транзистора имеется два p-n-перехода, то их исправность можно проверить по методике, используемой для тестирования полупроводниковых диодов. Для этого его можно представить эквивалентом встречного соединения двух полупроводниковых диодов.
Критериями исправности для них является:
Мультиметр или тестер измеряют сопротивление, используя собственный вспомогательный источник питания – батарейку. Напряжение ее невелико, но его достаточно, чтобы открыть p-n-переход. Меняя полярность подключения щупов от мультиметра к исправному полупроводниковому диоду, в одном положении мы получаем сопротивление в сотню Ом, а в другом – бесконечно большое.
Полупроводниковый диод бракуется, если
При проверке транзистора потребуется шесть измерений сопротивлений мультиметром:
Критерием исправности при измерении сопротивления участка коллектор-эмиттер является обрыв (бесконечность) в обоих направлениях.
Коэффициент усиления транзистора
Различают три схемы подключения транзистора в усилительные каскады:
Все они имеют свои характеристики, а наиболее распространена схема с общим эмиттером. Любой транзистор характеризуется параметром, определяющим его усилительные свойства – коэффициент усиления. Он показывает, во сколько раз ток на выходе схемы будет больше, чем на входе. Для каждой из схем включения имеется свой коэффициент, разный для одного и того же элемента.
В справочниках приводится коэффициент h21э – коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером.
Как проверить транзистор, измеряя коэффициент усиления
Одним из методов проверки исправности транзистора является измерение его коэффициента усиления h21э и сравнение его с паспортными данными. В справочниках дается диапазон, в котором может находиться измеренное значение для данного типа полупроводникового прибора. Если измеренное значение укладывается в диапазон, то он исправен.
Измерение коэффициента усиления производится еще и для подбора компонентов с одинаковыми параметрами. Это необходимо для построения некоторых схем усилителей и генераторов.
Для измерения коэффициента h21э мультиметр имеет специальный предел измерения, обозначенный hFE. Буква F обозначает «forward» (прямая полярность), а «Е» — схему с общим эмиттером.
Для подключения транзистора к мультиметру на его передней панели установлен универсальный разъем, контакты которого обозначены буквами «ЕВСЕ». Согласно этой маркировке подключаются выводы транзистора «эмиттер-база-коллектор» или «база-коллектор-эмиттер», в зависимости от их расположения у конкретной детали. Для определения правильного расположения выводов придется воспользоваться справочником, там же заодно можно узнать и коэффициент усиления.
Затем подключаем транзистор к разъему, выбрав предел измерения мультиметра hFE. Если его показания соответствуют справочным – проверяемый электронный компонент исправен. Если нет, или прибор показывает что-то невразумительное – транзистор вышел из строя.
Полевой транзистор
Полевой транзистор отличается от биполярного по принципу действия. Внутрь пластины кристалла одной проводимости («р» или «n») посередине внедряется участок с другой проводимостью, называемый затвором. По краям кристалла подключаются выводы, называемые истоком и стоком. При изменении потенциала на затворе изменяется величина токопроводящего канала между стоком и истоком и ток через него.
Входное сопротивление полевого транзистора очень большое, а вследствие этого он имеет большой коэффициент усиления по напряжению.
Как проверить полевой транзистор
Рассмотрим проверку на примере полевого транзистора с n-каналом. Порядок действий будет таким:
Биполярный транзистор является одним из старейших, но самым известным типом транзисторов, и до сих пор находит применение в современной электронике. Транзистор незаменим, когда требуется управлять достаточно мощной нагрузкой, для которой устройство управления не может обеспечить достаточный ток. Они бывают разного типа и мощности, в зависимости от исполняемых задач. Базовые знания и формулы о транзисторах вы можете найти в этой статье.
Прежде чем начать урок, давайте договоримся, что мы обсуждаем только один тип способ включения транзистора. Транзистор может быть использован в усилителе или приемнике, и, как правило, каждая модель транзисторов производится с определенными характеристиками, чтобы сделать его более узкоспециализированым для лучшей работы в определённом включении.
Транзистор имеет 3 вывода: база, коллектор и эмиттер. Нельзя однозначно сказать какой из них вход, а какой выход, так как все они связаны и влияют друг на друга так или иначе. При включении транзистора в режиме коммутатора (управление нагрузкой) он действует так: ток базы контролирует ток от коллектора к эмиттеру или наоборот, в зависимости от типа транзистора.
Есть два основных типа транзисторов: NPN и PNP. Чтобы это понять, можно сказать, что основное различие между этими двумя типами это направления электрического тока. Это можно видеть на рисунке 1.А, где указано направление тока. В транзисторе NPN, один ток течет от основания внутрь транзистора, а другой ток течет от коллектора к эмиттеру, а в PNP транзисторе всё наоборот. С функциональной точки зрения, разница между этими двумя типами транзисторов это напряжение на нагрузке. Как вы можете видеть на рисунке, транзистор NPN обеспечивает 0В когда он открыт, а PNP обеспечивает 12В. Вы позже поймете, почему это влияет на выбор транзистора.
Для простоты мы будем изучать только NPN транзисторы, но всё это применимо к PNP, принимая во внимание, что все токи меняются на противоположные.
Рисунок ниже показывает аналогию между переключателем (S1) и транзисторным ключом, где видно, что ток базы закрывает или открывает путь для тока от коллектора к эмиттеру:
Точно зная характеристики транзистора, от него можно получить максимальную отдачу. Основным параметром является коэффициент усиления транзистора по постоянному току, который обычно обозначается H fe или β. Также важно знать максимальный ток, мощность и напряжение транзистора. Эти параметры можно найти в документации на транзистор, и они помогут нам определить значение резистора на базе, о чем рассказано дальше.
Использование NPN транзистора как коммутатора
На рисунке показано включение NPN транзистора в качестве коммутатора. Вы встретите это включение очень часто при анализе различных электронных схем. Мы будем изучать, как запустить транзистор в выбранном режиме, рассчитать резистор базы, коэффициент усиления транзистора по току и сопротивление нагрузки. Я предлагаю самый простой и самый точный способ для этого.
Иногда, сопротивления нагрузки R L неизвестно или не может быть точным, как сопротивление обмотки реле; В таком случае, достаточно знать, необходимый для запуска реле ток.
Убедитесь, что ток нагрузки не превышает максимальный ток коллектора транзистора.
3. Расчет необходимого тока базы: Зная ток коллектора, можно вычислить минимально необходимый ток базы для достижения этого тока коллектора, используя следующую формулу:
Из неё следует что:
4. Превышение допустимых значений: После того как вы рассчитали ток базы, и если он оказался ниже указанного в документации, то можно перегрузить транзистор, путем умножения расчетного тока базы например в 10 раз. Таким образом, транзисторный ключ будет намного более устойчивым. Другими словами, производительность транзистора уменьшится, если нагрузка увеличится. Будьте осторожны, старайтесь не превышать максимальный ток базы, указанный в документации.
5. Расчёт необходимого значения R b: Учитывая перегрузку в 10 раз, сопротивление R b может быть рассчитано по следующей формуле:
где V 1 является напряжением управления транзистором (см. рис 2.а)
Но если эмиттер подключен к земле, и напряжение база-эмиттер известно (около 0,7В у большинстве транзисторов), а также предполагая, что V 1 = 5V, формула может быть упрощена до следующего вида:
Когда мы считали, что транзистор находится в режиме насыщения, мы предполагали что некоторые его параметры не менялись. Это не совсем так. На самом деле эти параметры менялись в основном за счет увеличения тока коллектора, и поэтому он является более безопасным для перегрузки. В документации указано изменение параметров транзистора при перегрузке. Например, в таблице на рисунке 2.В показано два параметра которые значительно меняются:
Типичное применение транзисторного ключа
В современной электронике транзисторный ключ используется для контроля электромагнитных реле, которое потребляют до 200 мА. Если вы хотите управлять реле логической микросхемой или микроконтроллером то транзистор незаменим. На рисунке 3.A, сопротивления резистора базы рассчитывается в зависимости от необходимого для реле тока. Диод D1 защищает транзистор от импульсов, которые катушка генерирует при выключении.
2. Подключение транзистора с открытым коллектором:
Многие устройства, такие как семейство микроконтроллеров 8051 имеют порты с открытым коллектором. Сопротивление резистора базы внешнего транзистора рассчитывается, как описано в этой статье. Заметим, что порты могут быть более сложными, и часто используют полевые транзисторы вместо биполярных и называются выходами с открытым стоком, но всё остаётся точно таким же как на рисунке 3.B
3. Создание логического элемента ИЛИ-НЕ (NOR):
Иногда в схеме необходимо использовать один логический элемент, и вы не хотите использовать 14-контактную микросхему с 4 элементами либо из-за стоимости или местом на плате. Её можно заменить парой транзисторов. Отметим, что частотные характеристики таких элементов зависят от характеристик и типа транзисторов, но обычно ниже 100 кГц. Уменьшение выходного сопротивления (Ro) приведет к увеличению потребления энергии, но увеличит выходной ток.
Вам надо найти компромисс между этими параметрами.
На рисунке выше показан логический элемент ИЛИ-НЕ построенный с использованием 2х транзисторов 2N2222. Это может быть сделано на транзисторах PNP 2N2907, с незначительными изменениями. Вы просто должны учитывать, что все электрические токи тогда текут в противоположном направлении.
Поиск ошибок в транзисторных схемах
При возникновении проблемы в цепях, содержащих много транзисторов, может быть весьма проблематично узнать, какой из них неисправен, особенно когда они все впаяны. Я даю вам несколько советов, которые помогут вам найти проблему в такой схеме достаточно быстро:
1. Температура: Если транзистор сильно греется, вероятно, где-то есть проблема. Необязательно что проблема в горячем транзисторе. Обычно дефектный транзистор даже не нагревается. Это повышение температуры может быть вызвано другим транзистором, подключенным к нему.
2. Измерение V CE транзисторов: Если они все одного типа и все работают, то они должны иметь приблизительно одинаковое VCE. Поиск транзисторов, имеющих различные V CE это быстрый способ обнаружения дефектных транзисторов.
3. Измерение напряжения на резисторе базы: Напряжение на резисторе базы достаточно важно (если транзистор включен). Для 5 В устройства управления транзистором NPN, падения напряжения на резисторе должно быть более 3В. Если нет падения напряжения на резисторе, то либо транзистор, либо устройство управления транзистора имеют дефект. В обоих случаях ток базы равен 0.
Сама методика FUE выполняется способом HFE (hand follicul extration), т.е. руками Доктора, без привлечения механизмов. Методика FUI выполняется специальным микроинструментом-имплантером Choi, аналогов которого нет в Росии.
Ваш внешний вид не страдает, и Вы не теряете своей трудоспособности. Область забора волос и зона пересадки целы и выглядят эстетически привлекательно. После процедуры остаются маленькие микроранки (как после медицинского укола), которые заживают за 3-5 суток.
FUE machin: частично безоперационная методика (бесшовная методика)
HFE: полная безоперационная методика (безхирургического вмешательства)
Год спустя после трансплантации: волосы (графты) изымаются при помощи скальпеля из вырезанной полосы (лоскута) 15-20 см.
На затылке на всю жизнь остается видимый линейный рубец 15-20 см.
Год спустя после трансплантации: волосы (графты) изымаются с помощью робота (машинки) пробойником (трубочкой) 1.8-5 мм.
На затылке остаются на всю жизнь видимые рубцы диаметром 1,8-5 мм.
Через 7 дней после трансплантации: FU (микрофолликулярные объединения) изымаются единицами вручную микрохирургическим инструментом диаметром 0,5-0,9 мм.
На затылке остаются микроранки, которые заживают за 3-5 дней не оставляя повреждений кожи
Итог метода: вид спереди (зона пересадки волос)
FUE machin: частично безоперационная методика
Год спустя после трансплантации: волосы ставятся в надрезы 2,0-2,5 мм. с помощью пинцета
Большей густоты добиться невозможно, даже проведя повторную операцию.
Год спустя после трансплантации: волосы ставятся в надрезы (предварительные проколы) 1,8-2,5 мм. с помощью пинцета
Большей густоты добиться невозможно, т.к.: повторная пересадка невозможна или затруднительна.
Год спустя после трансплантации: волосы ставятся с помощью микрохирургического инструмента Choi диаметром 0,5-0,9 мм.
Всем привет! Сегодня мы снова поговорим о таком приборе, как мультиметр. Этот прибор, который еще называют тестером предназначен для измерения основных характеристик электрической цепи, электроприборов, в автомобилях – в общем везде, где есть электричество. Мы уже немножко разбирали в про мультиметры, сегодня более подробно коснемся того, что и как им можно мерить. Когда-то мультиметр был уделом лишь электриков. Однако сейчас им пользуются многие.
Поскольку цифровые приборы являются сейчас самыми распространенными, то описание этого прибора мы и рассмотрим на его примере. Ниже приведены основные обозначения, которые встречаются, практически на любой модели мультиметра.
Если осмотреть переднюю панель мультиметра, то на ней можно выделить восемь блоков с различными обозначениями:
Что показывает мультиметр при выборе различных режимов работы?
Они располагаются вокруг круглого переключателя, с помощью которого можно устанавливать необходимый режим. На переключателе место контакта обозначено точкой или рельефным треугольничком. Обозначения разделены на сектора. Практически все современные мультиметры имеют подобную разбивку и круглый переключатель.
, измеряется переменное напряжение. Стоящие рядом цифры показывают диапазон измеряемого напряжения. Причем постоянное измеряется от 200m (милливольт) до 1000 вольт, а переменное от 100 до 750 вольт.
3 и 4 – два сектора для измерения постоянного тока. Красным выделен всего один диапазон для измерения тока до 10 ампер. Остальные диапазоны составляют: от 0 до 200, 2000 микроампер, от 0 до 20, 200 миллиампер. В обычной жизни десяти ампер вполне хватает, при измерении силы тока мультиметр включается в цепь путем подключения щупов в нужное гнездо, специально предназначенное для измерения силы тока. Как-то раз я впервые попробовал измерить силу тока в розетке своим первой простенькой моделью тестера. Пришлось менять щупы на новые — штатные выгорели.
6 (шестой) сектор – установка переключателя в данное положение проверяет исправность диодов. Проверка диодов — очень востребованная тема среди автомобилистов. Можно самому проверить исправность например диодного моста автомобильного генератора:
Что такое режим HFE на мультиметре?
Выводы разъема обозначены такими буквами, как «E, B и C». Это означает следующее: «Е» — эмиттер, «В» — база, и «С» — коллектор. Обычно у всех моделей есть возможность измерять оба типа транзисторов. У недорогих моделей мультиметров бывает весьма неудобно проверять выпаянные транзисторы из-за их коротких, обрезанных ножек. А новые — самое то:):). Смотрим видео, как проверить исправность транзистора с помощью тестера:
Как обозначают сопротивление на мультиметрах?
Одно из основных измерений, которые снимаются мультиметром – это сопротивление. Обозначается он символом в виде подковы: Ω, греческая омега. При наличии на корпусе мультиметра только такого значка, прибор измеряет сопротивление автоматически. Но чаще рядом стоит диапазон из цифр: 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Буква «k » после цифры обозначает префикс «кило», что в системе измерений СИ соответствует цифре 1000.
Зачем кнопка hold в мультиметре и для чего она нужна?
Функция эта бывает полезна, когда у Вас к примеру ситуация когда вы пользуйтесь поочередно двумя приборами. Вы провели какое-то эталонное измерение, вывели его на экран, а другим прибором продолжаете измерять, постоянно сверяясь с эталоном. Эта кнопка есть не на всех моделях, предназначена она для удобства.
Обозначения постоянного (DC) и переменного тока (АС)
Измерение постоянного и переменного тока мультиметром так же является его основной функцией, как и измерение сопротивления. Часто на приборе можно встретить такие обозначения: V и V
— постоянное и переменное напряжение соответственно. На некоторых приборах постоянное напряжение обозначается DCV, а переменное АСV.
Опять же измерять ток удобнее в автоматическом режиме, когда прибор сам определяет сколько вольт, но эта функция есть в моделях подороже. В простых моделях постоянное и переменное напряжение при измерениях нужно измерять переключателем в зависимости от измеряемого диапазона. Об этом читайте подробно ниже.
Расшифровка обозначений 20к и 20м на мультиметре
Например, для проверки тех же ТЭНов лучше брать тестер с функцией мегометра. У меня был случай, когда неисправность ТЭНа в посудомойке удалось выявить только этой функцией. Для радиолюбителей конечно подойдут более сложные приборы — с функцией измерения частот, емкости конденсаторов и так далее. Сейчас очень большой выбор этих приборов, китайцы чего только не делают.
Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:
Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.
Биполярные транзисторы
Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:
Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель h fe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.
Например, если h fe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.
Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.
NPN и PNP
NPN более эффективны и распространены в промышленности.
PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.
Полевые транзисторы
Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. Частным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется исключительно при помощи напряжения : ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.
Полевые транзисторы обладают тремя контактами:
N-Channel и P-Channel
По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.
P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.
Подключение транзисторов для управления мощными компонентами
Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.
Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:
Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:
