Лабораторна робота № 2
Мета роботи - придбання навичок з діагностування основних електрорадіоелементів, які застосовуються в контрольно вимірювальних приладах і системах автоматики.
Перевірка несправності напівпровідникових діодів.
За допомогою такого універсального вимірювального приладу (УИП) як омметра можна визначити, який з висновків діода відповідає анода, а який - катода. У прямому напрямку опір діода мало: позитивний щуп омметра в цьому випадку підключається до анода, негативний до катода; в зворотному напрямку опір діода великий. Якщо діод короткозамкнут, омметр покаже низьке (або рівне нулю) опір в прямому і зворотному напрямку, якщо в діоді обрив - високий опір в обох напрямках.
Рекомендації при випробуваннях:
1. Перевірте полярність вхідних щупів приладу. У деяких приладів при вимірюванні опорів мінус відповідає "високому" висновку (відзначається червоним). Переконайтеся в тому, що напруга не таким значним, щоб воно могло вивести діод з ладу за рахунок пропускання неприпустимо великого прямого струму. Так як опір приладу обмежує струм і в діапазоні R x l мало, не перевіряйте слабкострумові діоди в цьому діапазоні.
2. Переконайтеся в тому, що напруга на щупах приладу досить для оцінки якості діода (повинно бути не менше 0,3В для германієвих діодів і 0,7 В для кремнієвих). УИП з джерелом постійного струму в режимі вимірювання опорів може не забезпечити потрібної напруги. У деяких приладів передбачений спеціальний режим для перевірки опору діодів.
3. Різні прилади або один і той же прилад на різних межах вимірювань можуть не показати однакових результатів вимірювань опору діода в прямому напрямку. Нелінійність характеристик діодів призводить до залежності опору від пропускається через діод струму. Для точних вимірювань діод слід включати послідовно з джерелом струму і резистором, що обмежує струм. Змінюючи напругу джерела, встановіть бажаний струм через діод ID. виміряйте падіння напруги на діоді UD і обчисліть RD = U D / I D (RD - статичний опір діода).
Для перевірки високочастотних діодів збирають схему, зображену на малюнку 1, приєднують до гнізд Г1 і Г2 перевіряється діод і налаштовують контур LC на місцеву радіомовну станцію. Якщо діод справний, то приймач працює нормально. Якщо ж діод пробитий або обірваний, то прийом відсутній.
Описаним способом можна перевіряти високочастотні точкові діоди, наприклад типу Д2В, Д9М і багато інших. Випрямні ж діоди Д7Ж, Д303 і інші перевіряти цим способом не можна.
Малюнок 1. Схема пристрою для перевірки високочастотних (точкових) діодів
Фотодиодом називають напівпровідниковий прилад, що перетворює світлові сигнали в електричні.
Для оцінки якості фотодіода збирають схему, наведену на малюнку 2, знімають вольтамперні характеристики перевіряється зразка і визначають його основні параметри, тобто темновой ток і інтегральну чутливість.
Як джерело світла використовують 75-ватну лампу розжарювання, світло від якої збирають в паралельний пучок за допомогою лінзи. Постійність світлового потоку забезпечують харчуванням лампи від стабілізованого джерела змінної напруги.
У ремонтних умовах перевірку справності фотодіода спрощують, зводячи її до зовнішнього огляду та вимірюванню омметром прямого і зворотного опорів затемненого і освітленого фотодіода.
Процес спрощеного випробування полягає в наступному:
1) приєднують випробовуваний діод до гнізд "Заг" та "Х 100" омметра (рисунок 3, а) і помічають свідчення омметра при висвітленні діода настільною лампою потужністю 60-100 Вт (відстань між фотодиодом і балоном лампи приймають рівним 60-80 мм) і затемненні його шляхом прикриття вікна діода пальцем;
2) міняють місцями висновки фотодіода (рисунок 3, б) і знову вимірюють опору при затемненні і освітленні зразка.
Якщо в першому випадку (рисунок 3, а) опір фотодіода, рівне, наприклад, при його освітленні двом-трьом десяткам килоом, збільшується при затемненні до 150-200 кОм, а по-друге разі (рисунок 3, б) - зростає від 1500 Ом (при освітленні) до 1530-1560 Ом (при затемненні), то випробуваний зразок вважають справним.
Малюнок 2. Схема з'єднання джерела живлення і вимірювальних приладів з фотодиодом для зняття його вольтамперної характеристики
Малюнок 3. Схема з'єднання фотодіода з омметром при спрощеному випробуванні фотодіодів
У деяких фотодиодах спостерігається небажане явище, що виявляється в хаотичному зміні струму через електронно-дірковий перехід, незважаючи на відсутність зовнішніх впливів. Це мінливість зворотного струму фотодіода отримало назву "повзучості". Перевірку фотодіода на "повзучість" здійснюють шляхом подачі на зразок, який випробовують в замикаючому напрямку постійної напруги, рівного 9В (малюнок 4), і спостереження протягом деякого часу за величиною зворотного струму. Якщо стрілка мікроамперметра під час цієї перевірки залишається нерухомою, то випробовуваний зразок витримав випробування на "повзучість".
Малюнок 4. Схема з'єднання фотодіода з джерелом живлення і мікроамперметром при випробуванні фотодіода на "повзучість".
Перевірка транзисторів без випайки зі схем може здійснюватися вимірюванням опору між висновками емітера і колектора при з'єднанні бази з колектором, при з'єднанні бази з емітером. При справному транзисторі омметр покаже мале опір в першому випадку, а в другому випадку порядку декількох тисяч або десятків тисяч Ом.
Перевірка транзисторів, які не включені в схему, на відсутність коротких замикань проводиться виміром опору між їх електродами. Омметр підключають по черзі до бази і емітера, до бази і колектора, до емітера і колектора, змінюючи полярність підключення омметра.
Оскільки транзистор складається з двох переходів, причому кожен з них являє собою напівпровідниковий діод, перевірити транзистор можна так само, як перевіряють діод.
Зупинимося на деяких застереження. Опору, вимірювані між колектором і емітером, повинні бути помірно великі (необов'язково рівні) в залежності від напрямку, в якому вони вимірюються (полярності омметра).
При перевірці високочастотних транзисторів напруга батареї омметра не повинно перевищувати 1,5 В.
Для випробування транзистора, включеного в схему і працює в лінійній області, наприклад, в підсилювачі класу А, необхідно виміряти постійна напруга колектор - емітер UКЕ і база - емітер UБЕ. Постійна напруга колектор - емітер має перебувати в інтервалі між 0 і UCC напругою джерела живлення колектора (але не досягати крайніх значень). Напруга UБЕ приблизно + 0,65В для n-p-n-транзистора і -0,65В для p-n-p-транзистора (0,3В для германієвого транзистора). Якщо це напруга дорівнює нулю, перехід закорочен, якщо воно вище вказаного значення, в переході обрив.
Для правильного включення напівпровідникового тріода необхідно знати розташування його висновків. Якщо ці дані відсутні, то їх можна отримати шляхом вимірювання опорів між висновками електродів. Виконують це для германієвих транзисторів наступним чином.
Готують омметр для вимірювання опорів на шкалі "Х 100" і приєднують шнури приладу по черзі до кожної пари висновків електродів транзистора. Так як полярність напруги між електродами напівпровідникового тріода може змінюватися, то таких пар, очевидно, буде шість: Е + - Б. Е + - К. Б + - К. Е - Б +. Е - К +. Б - К +. де знаки "+" і "-" (нижні індекси) вказують на підключення до висновку електроду транзистора позитивного або негативного полюса омметра.
Для визначення висновків емітера і колектора досить приєднати омметр до двох залишилися висновків транзистора і заміряти величину опору, потім поміняти з'єднувальні шнури омметра місцями і знову зафіксувати показання приладу. Якщо останнє виявиться більше першого, то висновком емітера є висновок, з'єднаний (при другому вимірі) з негативним полюсом омметра. Якщо ж друге показання виявиться менше першого, то висновком емітера є висновок, з'єднаний (при другому вимірі) з позитивним полюсом омметра.
Описаний спосіб відноситься до транзисторів структури p-n-p, проте його можна використовувати і при визначенні висновків транзисторів структури n-p-n. Для цього необхідно лише змінити на зворотні знаки полюсів в двох передостанніх пропозиціях, т. Е. Вважати, що якщо друге показання омметра більше першого, то висновком емітера є висновок, з'єднаний (при другому вимірі) з позитивним полюсом омметра. Якщо ж друге показання виявиться менше першого, то висновком емітера є висновок, з'єднаний (при другому вимірі) негативним полюсом омметра.
Перевірка польових транзисторів
Дана перевірка будується на допущенні, що з численних параметрів польових транзисторів практичне значення мають лише два: Iс.нач. - струм стоку при нульовій напрузі на затворі і S - крутизна характеристики. Ці параметри можна вимірювати, використовуючи схему, наведену на малюнку 5: ІП міліамперметр (авометр на відповідному межі вимірювань), Б1 батарея напругою 9В ( "Крона"), Б2 - елемент "332" або "316".
Висновок затвора з'єднують з висновком витоку дротяної перемичкою. При цьому міліамперметр зафіксує перший параметр транзистора - струм стоку, значення якого треба записати. Потім знімають перемичку і підключають замість неї елемент Б2 - міліамперметр покаже менший струм в стокової ланцюга. Якщо тепер різниця показань міліамперметра розділити на напругу елемента, то отриманий результат буде відповідати реальному значенню параметра S перевіряється польового транзистора.
Зупинимося на конструктивних особливостях транзисторів, що важливо при визначенні бази, емітера і колектора: у низькочастотних транзисторів база виведена на корпус, у всіх потужних транзисторів, призначених для роботи на радіаторі, на корпус виведений колектор. У всіх високочастотних транзисторів (крім коаксіальної конструкції і екранованих, наприклад, ГТ311, ГТ313) висновок колектора теж з'єднаний з корпусом.
Малюнок 5. Схема перевірки польових транзисторів
Якщо тиристор не підключений до схеми, опір між будь-якою парою електродів (анодом, катодом, керуючим електродом) має бути велике незалежно від полярності, за винятком опору керуючий електрод - катод, яке повинно бути мало при позитивному потенціалі керуючого електрода. Іншими словами, малий опір можна виміряти, тільки підключаючи позитивний затискач омметра до керуючого електрода і негативний - до катода.
Для перевірки працездатності тиристора необхідно зібрати схему з джерелом живлення і резисторами, що обмежують струми (рисунок 6). Опір резистора R має бути таким, щоб
Малюнок 6. Схема перевірки працездатності тиристора
IУД 2 · 0,25 = 400 Ом застосовується опір 390 Ом. Потужність розсіювання резистора вибирається з умови PR> U ct / R. При поступовому підвищенні напруги Е відповідно збільшується вимірюється напруга до досягнення U ct. При подальшому збільшенні Е напруга U залишається приблизно постійним, рівним U ct. He слід збільшувати напругу Е понад 2 · U ct.
Малюнок 8. Схема випробування стабилитрона