Простейшая измерительная лаборатория

Как проверить транзистор

С транзисторами вы встретитесь во многих наших самоделках. Как и другие радиодетали, транзисторы имеют свои параметры, которые определяют их использование в тех или иных устройствах. Но прежде чем ставить транзистор в конструкцию, его нужно проверить. Для проверки всех параметров транзистора потребуется сложный измерительный прибор. Сделать такой прибор в любительских условиях практически невозможно. Да он и не нужен: ведь для большинства конструкций достаточно знать лишь статический коэффициент передачи тока базы, а еще реже — начальный ток коллектора. Поэтому можно обойтись простейшими приборами, измеряющими эти параметры.

Как можно судить о статическом коэффициенте передачи тока базы (или просто — статическом коэффициенте передачи тока)? Посмотрите на рис. 1. Транзистор подключен к источнику питания G1, и в цепи его базы протекает ток, сила которого зависит от сопротивления резистора R1. Этот ток транзистор усиливает. Значение усиленного тока показывает стрелка миллиамперметра, включенного в цепи коллектора. Достаточно разделить значение тока коллектора на значение тока в цепи базы, чтобы узнать статический коэффициент передачи тока.


Рис. 1. Измерение статического коэффициента передачи тока базы транзистора:
а — принцип измерения; б — принципиальная схема измерительного прибора

Существуют два обозначения коэффициента передачи тока — h21э и h21э. Первое значение называется динамическим коэффициентом передачи тока и показывает отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его приращению тока базы. Измерять этот коэффициент передачи тока в любительских условиях трудно, поэтому на практике чаще пользуются вторым обозначением. Это и есть статический коэффициент передачи тока, показывающий отношение тока коллектора к данному току базы. При небольших токах коллектора оба коэффициента практически равны.

И еще о коэффициенте передачи тока. Он во многом зависит от тока коллектора. В некоторых измерительных приборах, схемы которых были опубликованы в популярной радиотехнической литературе прошлых лет, коэффициент передачи тока измерялся при токе коллектора 20 и даже 30 мА. Это ошибочно. При таком токе усиление транзистора падает, и прибор показывает заниженное значение коэффициента передачи тока. Вот почему иногда приходится слышать, что одни и те же транзисторы при проверке на разных приборах показывают коэффициенты передачи, отличающиеся вдвое и даже втрое. Показания любого измерителя будут правильными лишь в том случае, если максимальный ток коллектора при измерениях не превышает 5 мА. Такой предел принят в описываемых ниже конструкциях.

На рис. 1, б приведена простейшая схема практического прибора для проверки транзисторов структуры р-п-р. Работает прибор так. К зажимам (или гнездам) э, б, к подключают выводы транзистора (соответственно эмиттер, базу, коллектор).


Рис. 2. Универсальный измерительный прибор:
а — принципиальная схема; б ~ внешний вид

При нажатой кнопке S1 на выводы транзистора подается питающее напряжение от батареи GB1. В цепи базы транзистора при этом начинает протекать небольшой ток, значение которого определяется в основном сопротивлением резистора R1 (поскольку сопротивление эмиттерного перехода транзистора ничтожно мало по сравнению с сопротивлением резистора). Независимо от качества проверяемого транзистора значение тока базы постоянно и в данном случае выбрано равным 0,03 мА (30 микроампер). Усиленный транзистором ток регистрирует миллиамперметр РА1 в цепи коллектора. Шкалу миллиамперметра можно отградуировать непосредственно в значениях h21э. Если у вас есть миллиамперметр, рассчитанный на измерение тока силой до 3 мА, тогда отклонение стрелки на конечное деление шкалы будет соответствовать коэффициенту передачи тока 100. Для миллиамперметров с другими токами отклонения стрелки на конечное деление шкалы это значение будет иным. Так, для миллиамперметра со шкалой на 5 мА предельное значение коэффициента передачи тока при указанном выше токе базы будет около 166. Но поскольку использовать в конструкциях транзисторы со статическим коэффициентом передачи тока свыше 100 (это относится в основном к германиевым транзисторам) не рекомендуется (из-за неустойчивой работы конструкций, и необходимости более тщательного налаживания их), то для такого миллиамперметра желательно уменьшить сопротивление резистора R1 до 91 кОм, и тогда шкала прибора будет рассчитана на максимальный коэффициент передачи тока, равный 100.

Детали прибора совсем не обязательно располагать в подходящем футляре. Их можно быстро соединить друг с другом и проверить партию имеющихся у вас транзисторов. Резистор R2 предназначен для ограничения тока через миллиамперметр, если случайно попадется транзистор с пробитым переходом эмиттер-коллектор.

А как быть, если надо проверить транзисторы другой структуры — п-р-п ? Тогда придется поменять местами выводы батареи питания и миллиамперметра.

Схема более универсального прибора приведена на рис. 2, а. В нем два предела измерения (h21э = 50 и 100), что намного удобнее, поскольку радиолюбителю приходится иметь дело не только с транзисторами, обладающими статическим коэффициентом передачи тока 60—100, но и с транзисторами, у которых h21э = 15 — 20. Для получения двух пределов достаточно установить два различных тока базы. Это делается с помощью переключателя S1. В первом его положении секцией S1.1 в цепь базы включается резистор R1 сопротивлением 45 кОм (его можно отобрать из группы резисторов сопротивлением 43 или 47 кОм или составить из двух резисторов), который задает ток базы около 0,1 мА. Максимальный коэффициент передачи тока, измеряемый в этом положении переключателя, равен 50.

При установке переключателя во второе положение в цепь базы включается резистор R2, и сила тока ограничивается до 0,05 мА, а максимальный измеряемый коэффициент передачи тока равен 100.

В цепи коллектора стоит стрелочный индикатор РА1 типа ПМ-70 с током полного отклонения стрелки 5 мА и сопротивлением рамки около 15 Ом.

Этот прибор позволяет проверять и мощные транзисторы (например, П201 — П203, П601 и другие). Проверка их несколько отличается от проверки маломощных транзисторов. Ток базы здесь достигает уже единиц миллиампер, в связи с чем в цепи коллектора должен стоять стрелочный индикатор, рассчитанный на ток в десятки миллиампер. В нашем приборе сила тока базы выбрана равной 1 мА, максимальный измеряемый коэффициент передачи тока — 50, значит, стрелочный индикатор должен быть рассчитан на максимальный ток полного отклонения стрелки до 50 мА. Шунтирование стрелочного индикатора РА1 до такого тока производится секцией S1.2, которая в третьем положении переключателя подключает параллельно индикатору резистор R6 сопротивлением 1,7 0м. Резистор с таким сопротивлением придется изготовить самим из провода с высоким, удельным сопротивлением (нихром, константан, манганин).

Остальные резисторы можно взять любого типа мощностью не менее 0,25 Вт. Переключатель S1 — галетного типа, с двумя платами на три положения (например, 3П3Н). Переключатель S2 — типа тумблер с двумя секциями. Он используется для изменения полярности подключения стрелочного индикатора и батареи питания при проверке транзисторов различной структуры. Если у вас окажутся два односекционных тумлера, их тоже можно использовать в приборе, установив между ручками тумблеров жесткую перемычку. Выключатель S3 — любого типа.

Корпус прибора и расположение деталей на его верхней панели могут быть такими, как показано на рис. 2, б.

Прежде чем приступить к измерейию коэффициента передачи тока, найдите в справочнике цоколевку транзистора, и только после этого подключайте его выводы к зажимам (или гнездам) прибора. Помните, что даже небольшая ошибка при подключении может стать роковой для «здоровья» транзистора.

Помимо статического коэффициента передачи тока желательно проверить и начальный ток коллектора. В этом случае выводы эмиттера и коллектора остаются подключенными к зажимам прибора, а вывод базы соединяют с выводом эмиттера. По значению начального тока коллектора можно судить о качестве транзистора. У любого транзистора, используемого в карманном приемнике, начальный ток коллектора не должен превышать 30 мкА. Транзистор с большим начальным током может стать причиной нестабильной работы конструкции.

Бывает, что начальный ток нормальный, но на глазах изменяется — «плывет». Ставить такой транзистор в конструкцию нельзя.

Конечно, точно измерить значение начального тока по шкале наших приборов трудно — отклонение стрелки будет едва заметно. Но и этого во многих случаях бывает достаточно, чтобы выявить плохой транзистор.