В современной электронной аппаратуре, в блоках питания, мониторах, системных платах ПК и другой аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. При проведении ремонта мы сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов. В данной статье даны рекомендации по проверке полевого транзистора и мерах предосторожности при работе с этими компонентами электронных схем.
Полевые транзисторы (MOSFET-транзисторы). 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-транзисторы).
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). 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.
Рис. 1. Обозначение MOSFET транзисторов (G - затвор, D - сток, S - исток): а - обозначение N-канального транзистора; б - обозначение Р-канального транзистора.
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).
MOSFETс 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.
Эквивалентные схемы ПТ. В отличие от биполярных, полевых транзисторов существует много видов и при проверке надо учитывать, с каким из них вы имеете дело. Так, для проверки транзисторов, имеющих затвор на основе запорного слоя p-n-перехода, можно воспользоваться эквивалентной схемой, приведенной на рис. 2.
Рис. 2. Эквивалентные схемы р-канальных и n-канальных полевых транзисторов (с – сток; З –затвор; и – исток)
Во многих мощных MOSFET-транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный обратно включенный (параллельно) диод. Такой переход ведет себя как обычный диод, если изменить полярность питания — это надо знать, чтобы ошибочно не принять транзистор за пробитый. В наличии такого диода и его исправности можно убедиться при помощи мультиметра. Эквивалентная цепь MOSFET показана на рис. 3. Два емкостных сопротивления между затвором и истоком, затвором и стоком приводят к задержке переключения, если драйвер не может поддерживать большой ток включения. Еще одно емкостное сопротивление транзистора находится между стоком и истоком, но из-за внутренней структуры транзистора шунтируется паразитным диодом, образованным между стоком и истоком. К сожалению, паразитный диод не быстродействующий и его не следует принимать во внимание, а для ускорения переключения вводится дополнительный шунтирующий диод.
Рис.3. Схема замещения MOSFET: а - первый вариант эквивалентной схемы; б - второй вариант эквивалентной схемы с замещением транзистора диодом.
Расположение выводов полевых транзисторов (Gate - Drain - 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.
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.
Таким образом, 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.
Версия сайта для слабовидящих