Как проверить мультиметром транзистор: испытание различных типов устройств

NTC

Основные сведения

Сопротивление NTC-терморезисторов уменьшается при нагреве, их ТКС отрицательный. Зависимость сопротивления от температуры изображена на графике ниже.

Здесь вы можете убедиться, что при нагреве сопротивление NTC-терморезистора уменьшается.

Такие термисторы изготавливают из полупроводников. Принцип действия заключается в том, что с ростом температуры увеличивается концентрация носителей зарядов, электроны переходят в зону проводимости. Кроме полупроводников используются оксиды переходных металлов.

Обратите внимание на такой параметр как бета-коэффициент. Учитывается при использовании терморезистора для измерения температуры, для усреднения графика сопротивления от температуры и проведения расчетов с помощью микроконтроллеров

Бета-уравнение для приближения кривой изменения сопротивления термистора вы видите ниже.

Интересно: в большинстве случаев термисторы используют в диапазоне температур 25-200 градусов Цельсия. Соответственно могут использоваться для измерений в этих диапазонах, в то время как термопары работают и при 600 градусах Цельсия.

Где используется

Терморезисторы с отрицательным ТКС часто используют для ограничения пусковых токов электродвигателей, пусковых реле, для защиты от перегрева литиевых аккумуляторов и в блоках питания для уменьшения зарядных токов входного фильтра (емкостного).

На схеме выше приведен пример использования термистора в блоке питания. Такое применение называется прямым нагревом (когда элемент сам разогревается при протекании тока через него). На плате блока питания NTC-резистор выглядит следующим образом.

На рисунке ниже вы видите, как выглядит NTC-терморезистор. Он может отличаться размерам, формой, а реже и цветом, самый распространенный – это зелёный, синий и черный.

Ограничение пускового тока электродвигателей с помощью NTC-термистора получило широкое распространение в бытовой технике благодаря простоте реализации. Известно, что при пуске двигателя он может потреблять ток в разы и десятки раз превышающий его номинальное потребление, особенно если двигатель пускается не в холостую, а под нагрузкой.

Принцип работы такой схемы:

Когда термистор холодный его сопротивление велико, мы включаем двигатель и ток в цепи ограничивается активным сопротивлением термистора. Постепенно происходит разогрев этого элемента и его сопротивление падает, а двигатель выходит на рабочий режим. Термистор подбирается таким образом, чтобы в горячем состоянии сопротивление было приближено к нулю. На фото ниже вы видите сгоревший терморезистор на плате мясорубки Zelmer, где и используется такое решение.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что при повторном пуске, когда термистор еще не остыл – ограничения тока не происходит.

Есть не совсем привычное любительское применение терморезистора для защиты ламп накаливания. На схеме ниже изображен вариант ограничения всплеска тока при включении таких лампочек.

Если терморезистор используется для измерения температуры – такой режим работы называют косвенным нагревом, т.е. он нагревается от внешнего источника тепла.

Интересно: у терморезисторов нет полярности, так что их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока не опасаясь переполюсовки.

Маркировка

Терморезисторы могут маркироваться как буквенным способом, так и содержать цветовую маркировку в виде кругов, колец или полос. При этом различают множество способов буквенной маркировки – это зависит от производителя и типа конкретного элемента. Один из вариантов:

На практике, если он применяется для ограничения пускового тока чаще всего встречаются дисковые термисторы, которые маркируются так:

5D-20

Где первая цифра обозначает сопротивление при 25 градусах Цельсия – 5 Ом, а «20» — диаметр, чем он больше – тем большую мощность он может рассеять. Пример такого вы видите на рисунке ниже:

Для расшифровки цветовой маркировки можно воспользоваться таблицей, изображенной ниже.

Из-за обилия вариантов маркировки можно ошибиться в расшифровке, поэтому для точности расшифровки лучше искать техническую документацию к конкретному компоненту на сайте производителя.

Внешние признаки неисправности резистора

Перед тем, как проверить подозрительный резистор, нужно осмотреть его. На самом деле внешних признаков неисправности может и не быть. Деталь выглядит, как новая, но контакт внутри оборван. Поиск такого дефекта очень затруднен и связан с умением понять принцип работы устройства. Для этого необходима его принципиальная схема, по которой нужно разобраться, в каких ее точках должно быть напряжение и какой величины. На схемах бытовой техники, предназначенных для сервисного обслуживания, такие точки обычно обозначены и в них указано контрольная величина напряжения.

Резисторы проверяют на работоспособность в последнюю очередь, когда не остается сомнений в исправности всех полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, микросхем) и конденсаторов. Также необходимо удостоверится в непрерывности печатных проводников и отсутствии обрывов соединительных проводов, правильности и надежности соединения разъемов. Вероятность выхода из строя резистора по сравнению с вышеперечисленными дефектами очень мала.

Иногда поверхность детали темнеет или краска на ней обгорает. Это хоть и является поводом проверить исправность резистора, не является однозначной причиной для замены. Означает это всего лишь то, что мощность, выделяемая на резисторе, была в какой-то момент времени выше допустимой. А это происходит при превышении параметров, на которые он рассчитан на данном участке цепи. Нужно проанализировать по схеме, куда шел ток через деталь: на какой транзистор, конденсатор, диод или вывод микросхемы. И сначала проверить их исправность.

Даже если окажется, что деталь, в цепи питания которой обнаружен обугленный элемент, неисправна, необходимо все равно проверить исправность самого резистора. Не факт, что он выдержал перегрузку по току без вреда для себя.

Как определить номинал резистора по маркировке

Для определения работоспособности желательно знать номинал. Как определить номинал резистора по цветовой маркировке, мы подробно рассказали в этой статье.

Немного дополним информацию о способах маркировки SMD резисторов. Из-за малого размера на них практически невозможно нанести традиционную цветовую маркировку, поэтому предусмотрена особая система идентификации. В обозначение входят: 3 или 4 цифры, 2 цифры и буква.

В первой системе первые две или три цифры характеризуют численное значение резистора, а последняя является показателем множителя, обозначающим степень, в которую возводят 10 для получения окончательного результата. Если сопротивление ниже 1 Ом, то для определения местонахождения запятой служит символ R. Например, сопротивление 0,05 Ом выглядит как 0R05.

Высокоточные (прецизионные) резисторы имеют очень малые размеры, поэтому нуждаются в компактной маркировке. Она состоит из трех цифр – первые две являются кодом, а третья – множителем. Каждому коду соответствует трехзначное значение сопротивления, определяемое по таблице. Такая маркировка выполняется в соответствии со стандартом EIA-96, разработанным для резисторов с допуском по сопротивлению не выше 1%.

Таблица кодов для прецизионных резисторов

Анализ исправности газонаполненного сенсора температуры стиралки

Чувствительный термоэлемент, наполненный газом, часто встречается у брендов Индезит или LG, у старых моделей, а также у недорогой продукции, в том числе отечественной. Рабочий сегмент такого сенсора — это герметическая трубочка с газом (обычно наполняют хладонами, так как они очень чуткие к нагреву), на конце может быть колба или расширение в форме таблетки.

Надо открутить болтики задней панели осторожно ее вытащить. Пластина может крепиться, кроме саморезов, и зажимами, защелками, в таком случае движения должны быть особо аккуратными, чтобы не выломать пластиковые части

Точное размещение крепления не будем описывать, так как у каждой модели оно может быть другим. Для ознакомления с такой информацией надо просмотреть инструкцию или форумы, там же может быть дана схема, руководство по разборке.

После обнаружения датчика с реле (внизу сзади около бака и барабана) надо с разумным усилием надавить этот узел вглубь и вытащить через бак. Далее, отсоединяют проводки и проводят проверку.

Итак, датчик вынимается с термостатом. Этот тип является цельным узлом, как и биметаллический, поэтому не надо пытаться отделять часть только с сенсором, это сложно сделать, а кроме того, в таком виде устройство нельзя проверить — надо анализировать весь узел в сборе.

Проверка:

1. Селектор выставляют на +45…+50° C.
2. Берут любую емкость, наливают туда воду указанной температуры.
3. Опускают в сосуд детектор (трубку).
4. Сморят, когда будет сработка, смыкание контактов — она должна произойти, когда температура опустится ниже выставленного значения.

Если сработка не наблюдается или некорректная, то датчик сломан. Если сенсор исправный, но аппарат по-прежнему не включается, то, скорее всего, неисправна цепь терморегулятора (обрыв, замыкание). Эту часть также проверяют тетсером (прозвонкой).

Именно только элемент в виде трубки с сильфоном меняют редко — покупают весь терморегулятор с ним. В продаже отдельные такие узлы очень редкие, чаще их можно купить из разобранных б/у реле в мастерских, через интернет у частных лиц. Если есть желание осуществить такую процедуру, то надо отогнуть лапки или открутить болты на торце терморегулятора, вынуть конец трубки с сильфоном, аналогично вставить новую часть. Но обычно так никогда не делают из-за нецелесообразности, при такой замене часто наблюдается раскалибровка.

Инструмент для проверки реле

Итак, чем и как проверить исправность автомобильного реле или любого другого? Понадобится обычный мультиметр, он же тестер.

В продаже встречаются два основных типа мультиметров:

Аналоговый или стрелочный. Его все помнят со школьных уроков физики: полукруглая шкала со стрелкой. Использовать их можно, только если под рукой не оказалось цифрового. Их точность, особенно новодел, оставляет желать лучшего, вплоть до показания случайных величин. Исключение составляют только старые советские мультиметры, которые неплохо работают и сейчас.

Цифровые. Продаются в любом магазине инструментов и радиодеталей. Для работы подойдет даже бюджетный D830 – его точности вполне хватит. Хотя в более дорогих тестерах есть автоматическое определение диапазона, что удобно.

Аналогично можно пользоваться комбинированным инструментом, вроде токовых клещей со встроенным мультиметром.

На приборе она обозначается так:

Очень рекомендуется найти/купить лабораторный блок питания (ЛБП). Чтобы не «спалить» пассивные элементы в цепи, реле лучше проверять автономно, а не от приборного питания.

Какие параметры влияют на подбор терморезисторов

Рассмотрим, какие параметры надо определить и учесть при выборе PTC, позистор, терморезистор с положительным коэффициентом.

Габариты. Деталь должна поместиться на плате, не мешать иным деталям.

Сопротивление, оно же номинал, RT, в Омах. Указывается на элементе на его маркировке вместе с температурой в Цельсиях или Кельвинах. Надо также читать таблицы данных и спецификацию детали. Например, если ТР рассчитан на функционирование при −100…+200° C, режим для окружающих условий использования принимают как +20…+25° C;

Временная переменная температуры в сек. Отражает тепловую инерционность: период, необходимый для изменения t° теплового резистора на 63% от разницы t° на нем и окружающей среды. Обычно принимается равным +100° C;

ТКС он же TCR (в % на 1 градус С°), αR или αRT. Это основная характеристика — тепловой (термический) коэффициент сопротивления. Прописывается для той же t°, что и «холодное» R. Цифры значения могут быть с «+», «–» или «±», что показывает, в какую сторону учитывают изменения температуры (это не отклонения точности). По данной характеристике выделяют определенные группы терморезисторов (А, Б, В и так далее).

Предельная интенсивность рассеивания Pmax, Вт. Порог, до которого нет необратимых трансформаций в детали. По этой характеристике главное исключить ситуации, когда tmax превышает предел, Pmax.

Tmax — наибольшее значение, при котором свойства детали определенное время остаются неизменными (эти две составляющие устанавливаются изготовителем).

Коэффициенты G и H. Данные характеристики зависимы от свойств используемого сплава, нюансов теплообмена между ТР и средой. Характеристики взаимосвязанные, что отображает уравнение G=H/100а:

• G. Энергочувствительность в Вт/%×R. Означает сколько надо рассеять Ватт для понижения R (Ом) на 1 процент;
• H. Рассеивание (в Вт на 1° C). Это мощность, нивелируемая деталью при разнице t° ее режима и среды на 1°.

Теплоемкость (Дж на 1° C), «C» — количество тепла для нагрева терморезистора на 1°.

Временная постоянная τ = отношению между C и H. Подбирая изделие, надо учесть промежуток температурного сопротивления и кратность колебаний R на участке положительного ТКС.

Для правильного выбора позисторов надо изучить все варианты терминологии: другие и некоторые вышеуказанные позиции трактуются также следующим образом:

Температура и т. Кюри:

Базовые свойства позисторов

При расчете терморезисторов потребуется оценить следующее составляющие:

• вольтамперная (ВАХ). Отображается кривой графика, показывающей, как зависит напряжение на приборе, участке цепи от тока, пропускаемого ТР, тепловое равновесие с окружающими условиями. Кривые PTC и NTC отличаются;
• температурная. Это диаграмма зависимости значения Ом от t°. Координатная Линия R — это первые с принципом отображения десятикратно (10×), а по горизонтальной, температурной, оси пропускается промежуток 0…223 К. Термические резисторы типа PTC это позисторы, термисторы с положительным коэффициентом изменений при росте t°;
• подогревная. Применяется для косвенных ТР. Покажет, как зависит сопротивление (берется тоже десятикратно, 10×) элемента от мощностей на нем.

Разновидности резисторов

Резистор — электронный компонент, имеющий постоянное или переменное значение сопротивления. Внешне резистор представляет собой цилиндр, изготовленный из особого материала, который и определяет его сопротивление. Некоторые резисторы изготавливаются методом намотки тончайшей проволоки на диэлектрическое основание. На торцах цилиндра есть два вывода, которые служат для припаивания радиодетали к плате. Резисторы можно разделить на две группы:

1. Постоянные — величина сопротивления задана при производстве и её нельзя изменить.
2. Переменные, или подстроечные — максимальная величина сопротивления неизменна, но у них есть третий вывод. Этот вывод подключается к механическому узлу, который передвигает ползунок по поверхности резистора. Двигая этот ползунок, можно изменять сопротивление между неподвижным и подвижным контактами от нуля до его максимального значения.

Оценка исправности р-канального устройства

Проверка исправности р-канального полевого транзистора производится таким же образом, что и n-канального. Отличие состоит в том, что в п. 3 к минусу мультиметра надо подключить красный провод, а к плюсу мультиметра – черный провод.

Чтобы выбрать необходимый вариант, как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор, требуется исходить из нужных характеристик функционирования агрегата — пусковой, рабочий или смешанный. Эффективное использование электродвигателей основано на правильном понимании принципа его работы. Асинхронные моторы можно использовать в домашних условиях как генератор.

Выводы:

1. Полевые транзисторы типа MOSFET широко используются в технике и радиолюбительской практике.
2. Проверку работоспособности таких транзисторов можно осуществить с помощью мультиметра, следуя определенной методике.
3. Проверка p-канального полевого транзистора мультиметром осуществляется таким же образом, что и n-канального транзистора, за исключением того, что следует изменить полярность подключения проводов мультиметра на обратную.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).

Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А

Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели)

Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6. График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным

Читать также: Момент затяжки резьбовых соединений камаз

Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов

1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).

Рисунок 3. Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Рис. 4. Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831

Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

Теория

При типовом использовании резистора вы не хотите, чтобы его сопротивление менялось при изменении температуры. Это не реально в реальной жизни, можно лишь обеспечить небольшое изменение сопротивления при большом изменении температуры. Если бы это было не так, то резисторы странно влияли бы на работу схем, например, светодиод мог бы светиться намного ярче или тусклее по мере изменения температуры окружающей среды.

Но что, если вы действительно хотите, чтобы яркость светодиода была функцией температуры? Здесь появляется термистор. Как вы могли догадаться, у термистора сопротивление сильно изменяется при небольшом изменении температуры. Чтобы проиллюстрировать это, ниже приведена кривая изменения сопротивления термистора:

График зависимости сопротивления термистора от температуры

На рисунке показаны лишь единицы измерения без фактических значений, так как диапазон сопротивлений зависит от типа конкретного термистора. Как вы можете заметить, по мере увеличения температуры сопротивление терморезистора уменьшается. Это является отличительным свойством резистора с отрицательным температурным коэффициентом (Negative Temperature Coefficient), или, кратко, NTC термистора.

Существуют также терморезисторы с положительным температурным коэффициентом (Positive Temperature Coefficient, PTC), сопротивление которых увеличивается по мере роста температуры. Однако, PTC термисторы имеют своего рода точку перелома и сильно меняют сопротивление при некоторой температуре. Это делает взаимодействие с PTC термисторами чуть более сложным. По этой причине в большинстве дешевых измерителей температуры предпочтительнее использовать NTC термисторы.

В оставшейся части статьи, как вы можете догадаться, мы будем говорить о терморезисторах типа NTC.

Проверка SMD-элементов

Почти все современные электронные печатные платы, изготавливаются при помощи технологии монтажа на поверхность. Для такого монтажа изготавливают специальные элементы типа SMD (от английского Surface Mounted Device — прибор для монтажа на поверхность).

Эти элементы имеют миниатюрные размеры. Вместо выводов, они имеют контактные площадки, которыми радиодетали этого типа припаиваются к поверхности платы.

Если вам нужно будет проверить СМД-резисторы, то сделать это можно по методикам, описанным выше. При выпаивании этих элементов будьте предельно осторожны, чтобы не повредить и не перегреть радиодеталь, а в остальном эти элементы не отличаются от своих аналогов классического типа.

Дата: 12.09.2015 // 0 Комментариев

Терморезисторы делятся на два вида: позисторы и термисторы. Все они изменяют свое сопротивление в зависимости от их температуры. У позисторов сопротивление увеличивается в зависимости от температуры, а у термисторов, наоборот – уменьшается. Терморезисторы находят свое применение во многих узлах различной техники и аппаратуры, начиная от датчиков температуры, заканчивая ограничителями пусковых токов в энергосберегающих лампах, блоках питания или двигателях.