Как идентифицировать и проверить биполярный транзистор (БТ) мультиметром

Биполярные транзисторы изготавливаются как трёхслойный полупроводниковый сэндвич — PNP или NPN. Когда мультиметр установлен в режим сопротивления или проверки диода, БТ ведёт себя как два навстречу соединённых диода. Этот простой тест позволяет проверить прибор и идентифицировать его выводы без даташита.

При тесте типичным мультиметром с единственным диапазоном непрерывности, прибор покажет низкое сопротивление на базе, когда чёрный (отрицательный) щуп đặt на базу PNP транзистора. В символе транзистора n-тип материал базы указывается стрелкой базо-эмиттерного перехода, направленной к базе. Противоположная сторона перехода — p-тип эмиттер, коллектор тоже p-тип.

PNP транзистор проверка мультиметром: (а) прямое Б-Э, Б-К, сопротивление низкое; (б) обратное Б-Э, Б-К, сопротивление ∞.

Некоторые мультиметры предоставляют выделенный режим «проверка диода». Если доступен, используйте его вместо общего режима сопротивления; дисплей покажет фактическое прямое напряжение каждого p-n перехода вместо простого pass/fail.

Показания инвертированы для NPN прибора: низкое сопротивление появляется, когда красный (+) щуп на базе, отражая противоположную полярность базового перехода.

В режиме проверки диода эмиттерно-базовый переход обычно показывает слегка более высокое прямое напряжение (≈0,65 В) чем коллекторно-базовый (≈0,62 В). Эта разница обусловлена более тяжёлым легированием эмиттерного слоя, повышающим его барьерный потенциал.

Знание разницы прямых напряжений позволяет определить, какой вывод какой на немаркированном транзисторе — критически важный шаг, так как физическая раскладка выводов БТ не стандартизирована. У всех биполярных транзисторов три вывода, но их позиции варьируются по типам корпусов.

Предположим, вы нашли немаркированный транзистор и измерили проводимость мультиметром в режиме проверки диода. Таблица ниже фиксирует результаты:

• Вывод 1 (+) & 2 (−): OL
• Вывод 1 (−) & 2 (+): OL
• Вывод 1 (+) & 3 (−): 0,655 В
• Вывод 1 (−) & 3 (+): OL
• Вывод 2 (+) & 3 (−): 0,621 В
• Вывод 2 (−) & 3 (+): OL

Единственные проводящие пары — 1–3 и 2–3, оба с красным щупом на первом выводе и чёрным на третьем. Они соответствуют прямо смещённым эмиттер-база (0,655 В) и коллектор-база (0,621 В) переходам соответственно.

Вывод 3 общий для обеих проводящих пар, значит это база. Поскольку чёрный щуп был на выводе 3 в прямых тестах, база — n-тип. Следовательно транзистор PNP с выводом 1 как эмиттер, вывод 2 — коллектор, вывод 3 — база, как показано ниже.

• Эмиттер & Коллектор высокое сопротивление: 1 (+) & 2 (−): OL
• Коллектор & Эмиттер высокое сопротивление: 1 (−) & 2 (+): OL
• Эмиттер & База прямое: 1 (+) & 3 (−): 0,655 В
• Эмиттер & База обратное: 1 (−) & 3 (+): OL
• Коллектор & База прямое: 2 (+) & 3 (−): 0,621 В
• Коллектор & База обратное: 2 (−) & 3 (+): OL

Заметьте, что базовый вывод не всегда средний, вопреки упрощённой «сэндвич» диаграмме. На практике идентификация выводов должна опираться на мультиметровые проверки или даташит прибора.

Проверка БТ мультиметром не только подтверждает его наличие, но и раскрывает, функционален ли он. Если прибор показывает проводимость в больше или меньше двух ожидаемых пар, он вероятно дефектен или не БТ вовсе.

Для иллюстрации работы транзистора за пределами двухдиодной модели рассмотрим простую коммутационную схему ниже. Малый базовый ток, прямо смещающий базо-эмиттерный переход, позволяет большому коллекторно-эмиттерному току течь, даже хотя коллекторно-базовый переход обратным смещением. Это явление следствие внутреннего профиля легирования и квантово-механических эффектов, которые два изолированных диода не могут воспроизвести.

Базовый ток всего несколько микроампер может «открыть ворота» для существенного коллекторного тока, как видно когда лампа загорается в схеме.

Ранние попытки смоделировать транзистор как два последовательных диода провалились, потому что обратным смещением коллекторно-базовый переход никогда не проводит, независимо от тока через базу. Точные соотношения легирования и пространственная расстановка эмиттерных, базовых и коллекторных слоёв необходимы для транзисторного действия — аспект, подробно охваченный в текстах по физике полупроводников, таким как «Биполярные транзисторы, Глава 2».

Ключевые выводы:

• Мультиметр в режиме сопротивления или проверки диода покажет БТ как два навстречу p-n перехода.
• Эмиттерно-базовый переход имеет слегка более высокое прямое падение напряжения чем коллекторно-базовый из-за более тяжёлого легирования эмиттера.
• В срезе обратным смещением коллекторно-базовый переход блокирует ток. Базовый ток «открывает ворота», разрешая ограниченный коллекторно-эмиттерный ток.

Для дальнейшей практики попробуйте Рабочий лист: Теория биполярного транзистора (БТ) в связанном разделе.