k_MEII-3.2.1 Mereni na unipolarnich tranzistorech

Projekt:
ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ
Téma:
T3.2.1 MĚŘENÍ NA UNIPOLÁRNÍCH
TRANZISTORECH A IO
Obor:
Mechanik elektronik
Ročník:
2.
Zpracoval(a): Bc. Josef Mahdal
Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah
1. FET TRANZISTORY............................................................................................3
1.1 Test tranzistoru FET .....................................................................................5
2. Integrované obvody.............................................................................................6
2.1 Měření ...........................................................................................................7
Použitá literatura......................................................................................................8
1. FET TRANZISTORY
Polem řízené (neboli unipolární či FET) tranzistory spínají/omezují protékající proud na
základě toho, jaké napětí je na řídící elektrodě.
Ve všech případech u tranzistoru najdeme a rozlišíme tři elektrody:
•
•
•
řídící se nazývá gate a značí se „G“,
spínavý proud vstupuje do drainu „D“ a
vystupuje z source „S“.
Obr.1:
Je to podobné jako u bipolárních tranzistorů: drain je zde jako kolektor, source jako emitor
a gate jako báze. Na rozdíl od bipolárních tranzistorů (které jsou řízeny bázovým proudem,
ale do gate nemusí téct žádný proud), stačí napětí.
Rozlišujeme několik technologií, které se liší použitím. Z nejčastěji používaných
jmenujeme:
•
•
•
•
MOSFET obohacovací typ- spíná při přiložení napětí (cca 3 V)
MOSFET ochuzovací typ – vypíná při přiložení napětí
J-FET se chová jako napětím řízený rezistor (používán zejm. pro zesilování)
IGBT je kříženec, kde polem řízený tranzistor spíná proud do báze výkonového
bipolárního tranzistoru.
Všechny tyto technologie se dají vyrábět v kladné a záporné variantě (podobně jako PNP
a NPN u bipolárních tranzistorů). Nejčastěji se použvá obohacovací FET s N-kanálem,
které spínají přiložením kladného napětí, najdete ale i FET s P-kanálem.
Nejčastěji se setkáme s výkonovými obohacovacími n-kanálovými MOSFETy řady
IRF630, IRF740.
1.1 TEST TRANZISTORU FET
Tranzistory FET se používají hlavně pro jejich lepší vlastnosti
oproti běžným tranzistorům. Tyto tranzistory jsou však tak
citlivé, že hlavně při jejich manipulaci musíme dát pozor,
abychom je nezničili statickou elektřinou, která je přítomna
kolem nás. Proto je výhodné tyto tranzistory před jejich
zapájením změřit, zda jsou dobré, či nikoliv.
Vpravo na obrázku je zapojení jednoduchého obvodu, s jehož
pomocí je možné zkontrolovat funkčnost a kvalitu neznámého
FET tranzistoru. Zapojení je velice jednoduché a funkčnost
tranzistoru se ukáže na voltmetru. Je-li na něm po zapnutí
napětí 5 V, je tranzistor proražený, a tím pádem i zničený. Pokud nám voltmetr neukáže
žádné napětí, tedy 0 V, je tranzistor přerušen, a tím pádem zničen.
Pokud nám voltmetr ukáže napětí mezi 2,5 až 4 V, je tranzistor funkční. Podle velikosti
tohoto napětí lze odhadnout i jeho zesílení. Čím je toto napětí vyšší, tím je vyšší jeho
zesílení. Čím více tranzistor zesiluje, tím větší proud teče odporem R2 a větší proud
zanechá i větší úbytek napětí.
Velká část těchto tranzistorů je opatřena záchytnými substrátovými diodami. Ty ochraňují
G před průrazem statickou elektřinou, ale u neošetřených (starších) typů je nutná opatrnost
při zacházení. Tyto tranzistory by také měly mít zkratované vývody jak při skladování, tak
i při montáži.
Pokud při měření tranzistoru nenaměříme žádné napětí, je docela možné, že se jedná o typ
s opačnou vodivostí, u nich je nutné odpor R1 odpojit od mínusu a připojit na plus. Tuto
změnu však raději provádějte při vypnutém napájení.
2. INTEGROVANÉ OBVODY
Integrovaný obvod je mikroelektronický celek s pasivními a aktivními prvky, který tvoří
určitý funkční obvod a je umístěný v jedné křemíkové destičce – čipu.
Hlavní výhody:
•
•
•
•
poměrně vysoká spolehlivost
malé rozměry
nízká váha
nízká spotřeba elektrické energie
Nevýhody:
•
•
v malých sériích vysoká cena
výkonové IO je nutno chladit
(např. Mikroprocesory v
počítačích)
Obr.2
Druhy Integrovaných obvodů
Analogové – zpracovávají signál spojitě se měnící
Digitální – zpracovávaný signál může mít jen 2 logické úrovně 0 a 1
Výroba IO
Nejrozšířenější je tzv. planární technologie. Základní surovinou je křemík.
Zpracování destičky křemíku
•
•
•
•
•
•
Vytvoření vrstvy oxidu křemičitého na povrchu křemíkové destičky.
Nanesení vrstvy citlivé na světlo (fotoemulse).
Osvětlení fotoemulse přes masku.
Vyvolání a následné rozpuštění vyvolané fotoemulse.
Leptání oxidu křemíku.
Odstranění zbylé (nevyvolané emulse).
Propojení čipu
Destička se po proměření funkčnosti rozřeže na jednotlivé čipy a ty se nalepí na nosné
podložky. Vývody čipu se zlatými drátky propojí ke kolíkům pouzdra.
Zapouzdření
Celek se hermeticky umístí do ochranného pouzdra (zapouzdří). Pouzdra mohou být buď
kovová, jako u tranzistorů, nebo umělohmotná typu DIL (dual-in line).
2.1 MĚŘENÍ
Měření statických parametrů multimetrem, tak jako u tranzistorů, nelze u integrovaných
obvodů provádět pro jejich složité vnitřní zapojení. Měření vstupních a výstupních hodnot
napětí, proudů, popř. frekvence, lze provádět pouze na základě katalogových údajů nebo
doporučeného zapojení výrobce integrovaného obvodu. Nejlépe je však dobré provádět
měření na integrovaném obvodu na podkladě technické dokumentace a schématu zapojení
k přístroji, ve kterém je daný integrovaný obvod použitý.
POUŽITÁ LITERATURA
1.
2.
3.
4.
5.
MALINA, V.: Poznáváme elektroniku VI., KOPP, 2007, 292str.
Amatérské radio – B6/82, B5/82
Konstrukční elektronika – K 91
www.misovystranky.wz.cz
Funkamateur (D) č. 2/1989