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Questo documento illustra le procedure per il controllo dei transistor bipolari (NPN o PNP), per accertarsi che non abbiano subito guasti catastrofici come cortocircuiti e interruzioni. Nella maggioranza dei casi, ciò è sufficiente a identificare transistor al silicio guasti. Il guadagno, la risposta in frequenza, ecc. non sono trattati in questa sede. Sebbene sia possibile effettuare gli stessi controlli anche sui dispositivi al germanio, sembrerebbe più probabile che questi ultimi cambino le proprie caratteristiche senza guastarsi del tutto. E' anche possibile stabilire la disposizione dei terminali dei transistor bipolari non identificati così come anche i valori di tensione di rottura.
I tester analogici e digitali si comportano in modo abbastanza differente durante il controllo di dispositivi non lineari, come transistor o diodi. Raccomandiamo pertanto di leggere completamente questo documento.
La maggior parte dei tester digitali mostrano una resistenza infinita per tutte le 6 combinazioni di misura di giunzioni, visto che la tensione da essi effettivamente utilizzata per il controllo è minore della caduta di tensione di un diodo (se accidentalmente misurate la resistenza della vostra pelle, il tester indicherà un valore compreso tra 200 KiloOhm e 2 MegaOhm). Il sistema migliore per controllare i transistors con un tester digitale consiste nell'utilizzare la sua funzione di "test diodi", che descriveremo in seguito. In entrambi i casi, se leggete un cortocircuito (0 Ohm o una caduta di tensione nulla) oppure il transistor fallisce una delle letture, allora è guasto e va sostituito. Le seguenti procedure si riferiscono alla sola misura dei transistor SMONTATI DAL CIRCUITO.
Fanno eccezione alla regola alcuni transistor di potenza con diodi di smorzamento (diodi di smorzamento connessi con polarità inversa tra C-E) e resistori entrocontenuti (connessi tra B-E, di valore attorno ai 50 Ohm) che potrebbero confondere queste letture. Se state controllando un transistor di questo tipo, per esempio i transistor di uscita orizzontale tanto per citare un esempio molto comune, per sicurezza dovreste paragonare le letture con quelle di un transistor identico sicuramente efficiente o controllare le specifiche. Esistono anche alcuni altri casi leggermente differenti. Quindi, se ottenete delle letture senza senso, provate a confermarle misurando un transistor sicuramente efficiente dello stesso tipo o consultando un foglio delle specifiche.
Prima di controllare un dispositivo non identificato, è meglio accertare ed etichettare la polarità dei terminali (la tensione fornita dal tester in modalità di misura resistenza o controllo diodi, a seconda che si tratti di un tester analogico o digitale), utilizzando un diodo sicuramente efficiente (per esempio un raddrizzatore 1N4007 o un diodo di segnale 1N4148) come descritto in seguito. In tal modo saprete anche cosa aspettarvi per la lettura di una giunzione polarizzata direttamente. Se prevedete di misurare anche dispositivi al Germanio, dovreste effettuare la stessa operazione anche con un diodo al Germanio (per esempio, 1N34).
In questa sede si assume che sia possibile controllare un transistor alla ricerca di giunzioni in cortocircuito, interrotte o in perdita, come se si trattasse di un paio di diodi connessi. Ovviamente, con la stessa tecnica è possibile controllare anche i semplici diodi. Ad ogni modo, i diodi LED (caduta di tensione diretta troppo elevata per la maggioranza dei tester) e i diodi Zener (tensione di rottura inversa e tensione di zener troppo elevata per la maggioranza dei tester) non possono essere controllati al completo in questa maniera.
Nel caso dei transistor NPN, il terminale "A" è nero e il terminale "B" è rosso; nel caso dei transistor PNP, il terminale "A" è rosso e il terminale "B" è nero (NOTA: si tratta della polarità standard per la resistenza, ma in molti multimetri i colori sono invertiti visto che in questo modo la circuitazione interna è più semplice da progettare; se le letture che ottenete non corrispondono, invertite i puntali e riprovate). Iniziate con il puntale "A" del vostro multimetro sulla base ed il puntale "B" sull'emettitore. Dovreste ottenere una lettura di resistenza ragionevolmente bassa. Dipendentemente dalla scala, la lettura potrebbe variare tra 100 Ohm a svariati KiloOhm. Il valore reale non è critico a condizione che sia simile alla lettura ottenuta con il vostro 'controllo del diodo sicuramente efficiente', descritto in precedenza. Tutti i dispositivi al silicio producono delle letture in qualche modo simili; stesso dicasi per tutti i dispositivi al Germanio, anche se le letture di resistenza risulteranno inferiori.
Quindi spostate il puntale "B" sul collettore. Dovreste ottenere pressochè la stessa lettura. Ora provate le altre quattro combinazioni: dovreste ottenere una lettura di resistenza infinita (circuito aperto). Se una qualunque delle resistenze misurate è errata, sostituite il transistor. Solo 2 delle 6 possibile combinazioni dovrebbero mostrare una bassa resistenza; nessuna delle resistenze dovrebbe risultare vicina a 0 Ohm (cortocircuito).
Come abbiamo avuto modo di notare, alcuni dispositivi includono dei diodi o resistori entrocontenuti che potrebbero confondere queste misurazioni.
Selezionate sul vostro multimetro la funzione di test dei diodi. Collegate il terminale rosso del tester alla base del transistor, ed il terminale nero all'emettitore. Nel caso di un transistor NPN efficiente leggerete una caduta di tensione compresa tra 0,45 e 0,9 Volt. Nel caso di un transistor PNP efficiente leggerete una caduta di tensione infinita (circuito aperto). Lasciate il terminale rosso del tester sulla base e spostate il terminale nero sul collettore. La lettura dovrebbe risultare identica a quella precedente. Invertite nelle vostre mani i terminali del tester e ripetete il controllo. Questa volta, collegate il terminale nero sulla base del transistor, ed il terminale rosso sull'emettitore. Nel caso di un transistor PNP efficiente leggerete una caduta di tensione compresa tra 0,45 e 0,9 Volt. Nel caso di un transistor NPN efficiente leggerete una caduta di tensione infinita (circuito aperto). Lasciate il terminale nero del tester sulla base e spostate il terminale rosso sul collettore. La lettura dovrebbe risultare identica a quella precedente. Collegate un puntale del tester sul collettore, l'altro sull'emettitore. Dovreste leggere una caduta di tensione infinita. Invertite i puntali. Dovreste ancora una volta leggere una caduta di tensione infinita. La cosa non cambia sia che il transistor sia NPN che PNP.
Come abbiamo avuto modo di notare, alcuni transistor includono dei diodi o resistori entrocontenuti che potrebbero confondere queste misurazioni.
I transistor di potenza senza diodi interni di smorzamento vanno controllati proprio come i transistor per piccoli segnali, seguendo il modello del doppio diodo, resistenza tra B-E o B-C alta in una direzione. Se è presente un diodo di smorzamento entrocontenuto, allora è montato tra C-E polarizzato inversamente in normali condizioni operative. Pertanto, anche una lettura tra C-E risulterà bassa in una direzione, e tra B-C noterete una doppia caduta di tensione nella direzione inversa. Inoltre, spesso è montato un resistore di basso valore, 50 Ohm circa, tra Base ed Emettitore nei casi in cui è previsto un diodo di smorzamento entrocontenuto. La presenza di questo resistore si manifesterà con una caduta di tensione della giunzione vicina allo zero sulla portata 'test diodi' di un tester digitale, ma una tale lettura non significa che il componente è guasto. Utilizzate la portata di resistenza per accertarvene.
E' possibile determinare il tipo (NPN o PNP) e la disposizione dei terminali di transistor non marchiati utilizzando un multimetro e basandosi su considerazioni simili. Anche in questo caso si assume il modello di diodi collegati back-to-back. Il collettore e l'emettitore possono quindi essere identificati basandosi sul fatto che il drogaggio per la giunzione E-B è sempre molto superiore a quello per la giunzione C-B. Pertanto, la caduta di tensione diretta risulterà leggermente inferiore - che si evidenzierà con una differenza di un paio di mV sulla portata 'test diodi' di un tester digitale, o con una resistenza leggermente inferiore su un tester analogico.
Per stabilire la disposizione dei terminali, etichettate con 1, 2 e 3 i piedini del dispositivo sconosciuto. Collegate il positivo della sonda (as determined above) del vostro multimetro sul piedino 1. Ora, misurate la resistenza (se utilizzate un tester analogico) o la caduta di tensione della giunzione (se utilizzate un tester digitale) verso gli altri due piedini. Se il puntale positivo è collegato sulla base di un buon transistor NPN, dovreste ottenere delle letture di bassa resistenza o bassa caduta di tensione sulla giunzione verso gli altri due piedini. La resistenza tra Base-Emettitore o caduta di tensione sulla giunzione risulterà solo leggermente inferiore rispetto a quella tra Base-Collettore.
Se una o entrambe le misurazioni verso gli altri due piedini risultano elevate, collegate il puntale positivo sul piedino 2 e riprovate. Se ancora no cigar, provate con il piedino 3.
Se anche in questo modo non ottenete misurazioni accettabili, potrebbe trattarsi di un transistor PNP; ripetete quindi le misurazioni con il puntale negativo sul piedino comune.
Se con nessuna delle sei combinazioni si ottiene un paio di letture basse, o se più di una combinazione ha come risultato un paio di letture di bassa resistenza, allora è probabile che il vostro transistor sia guasto.
Come abbiamo avuto modo di osservare, alcuni transistor di potenza montano resistori di base o diodi di smorzamento entrocontenuti, che possono confondere le vostre misurazioni. Ad ogni modo, la disposizione dei piedini di questo tipo di transistor è di solito più che evidente (contenitori standard TO3, TOP3, o TO220). Esistono anche alcuni transistor con resistore in serie alla base, che potrebbero confondere le idee. Ad ogni modo si tratta di casi relativamente rari.
La determinazione delle tensioni di rottura è più difficoltosa e richiede un alimentatore variabile in corrente continua di basso amperaggio, con tensione massima di uscita maggiore rispetto alla tensione di rottura prevista (o desiderata) del transistor da controllare. Potrebbe anche andar bene un alimentatore in corrente continua non regolabile, unito ad un idoneo potenziometro. Per i controlli fino a 100 Volt, va bene a un potenziometro da 100 KiloOhm. Inserite un resistore di circa 100 KiloOhm in serie con l'uscita in modo da limitare la corrente. Per transistor di maggior tensione, utilizzate un idoneo alimentatore ed aumentate il valore del potenziometro (se utilizzato) e del resistore di limitazione della corrente. Dovrebbe essere possibile stabilire i valori approssimativi della tensione di rottura come:
Applicate la vostra tensione variabile sui piedini appropriati e monitoratela sul transistor utilizzando il tester analogico o digitale. Il punto di breakover dovrebbe essere facilmente osservabile. Il resistore di limitazione della corrente dovrebbe impedire danni al componente provocati dalla potenza dissipata sulla giunzione polarizzata inversamente.
Questo stesso approccio si applica anche a diodi di segnale, raddrizzatori e zener, ed altri dispositivi similari.