1. Меры предосторожности при работе с полевыми транзисторами
Чтобы предотвратить выход из строя транзистора во время проверки, очень важно соблюдать правила безопасности. Полевые транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому их рекомендуется проверять, предварительно организовав заземление. Для того чтобы снять с себя накопленные статические электрические заряды, необходимо 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.
При хранении полевых транзисторов, особенно маломощных, их выводы должны быть замкнуты между собой.
2. Определение цоколёвки полевых транзисторов
Полевые транзисторы, выполненные по технологии МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) в англоязычной литературе носят наименование MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor). Расположение выводов (цоколёвка) полевых транзисторов Затвор (Gate) – Сток (Drain) – Исток (Source) может быть различным. Чаще всего выводы транзистора можно определить по маркировке на плате ремонтируемого аппарата (обычно выводы маркируются латинскими буквами G, D, S). Если такой маркировки нет, то желательно воспользоваться справочными данными (datasheet).
Основные типы корпусов полевых транзисторов импортного производства
Корпус типа D²PAK, так же известен как TO-263-3. Встречается в основном на пожилых платах, на современных используется редко.
Корпус типа DPAK, так же известен как TO-252-3. Наиболее часто используется, представляет собой уменьшенный D²PAK.
Корпус типа SO-8.Встречается на материнских платах и видеокартах, чаще на последних. Внутри может скрываться один или два полевых транзистора.
Корпус типа SuperSO-8, он же — TDSON-8. отличается от SO-8 тем, что 4 вывода соединены с подложкой транзистора, что облегчает температурный режим. Характерен для продуктов фирмы Infineon. Легко заменяется на аналог в корпусе SO-8
Корпус типа IPAK так же известен как TO-251-3. По сути — полный аналог DPAK, но с полноценной второй ногой. Такой тип транзисторов очень любит использовать фирма Intel на ряде своих плат.
Для электронных компонентов иностранного производства справочные данные берутся из Даташит (Datasheet — в дословном переводе «бумажка с информацией) — официального документа от производителя электронных компонентов, в котором приводятся описание, параметры, характеристики изделия, типовые схемы и т.д. Datasheet обычно представляет собой файл в формате PDF.
3. Основные характеристики N-канального полевого транзистора
Различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов много. Мы подойдем к вопросу с прикладной точки зрения и ограничимся рассмотрением необходимых нам практически параметров.
- Vds — Drain to Source Voltage — максимальное напряжение сток-исток.
- Vgs — Gate to Source Voltage — максимальное напряжение затвор-исток.
- Id — Drain Current — максимальный ток стока.
- Vgs(th) — Gate to Source Threshold Voltage — пороговое напряжение затвор-исток при котором начинает открываться переход сток-исток.
- Rds(on) — Drain to Source On Resistance — сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии.
- Q(tot) — Total Gate Charge — полныйзарядзатвора.
Параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило это 10 и 4.5 вольта, это важная особенность которую нужно обязательно учитывать.
4. Система маркировки полевых транзисторов
Рассмотрим на примере транзистора 20N03. Это 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.
Примеры:
- IPP15N03L — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO220
- IPB15N03L — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO263(D²PAK)
- SPI80N03S2L-05 — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=5.2mΩ Id=80A TO262
- NTD40N03R — On Semi Power MOSFET 45 Amps, 25 Volts Rds=12.6mΩ
- STD10PF06 — ST STripFET™ II Power P-channel, MOSFET 60V 0.18Ω 10A IPAK/DPAK
Итак, в случае маркировки XXYZZ мы можем утверждать, что XX — или Rds, или Id Y — тип канала ZZ – Vds.
5. Алгоритм проверки исправности полевого транзистора
Проверку можно проводить стрелочным омметром (предел х100), но более удобно это делать цифровым мультиметром в режиме тестирования P-N переходов . Показываемое мультиметром значение сопротивления на этом пределе численно равно напряжению на P-N переходе в милливольтах.
6. Пример проверки транзистора мультиметром:
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 — СТОКУ (D), красным (положительным) — к выводу ИСТОКА (S). 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 ЗАТВОРА (G) и опять возвращаем его на вывод ИСТОКА (S). 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 ЗАТВОРА (G), не отпуская красного щупа, и вернуть его на вывод подложки — СТОКА (D), 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, применяемых на материнских платах и видеокартах.
Транзистор выполнил всё, что от него требовалось. Диагноз — исправен.
Для проверки P-канальных полевых транзисторов нужно поменять полярность напряжений открытия-закрытия. Для этого просто меняем щупы мультиметра местами.
Методика проверки исправности полевых транзисторов с достаточной степенью правильности показана в видеоролике от магазина Чип и Дип
