Nepoznati-neoznačeni bipolarni tranzistor (2004.)

Naslovna slika: prvi prototip tranzistora, Bel Laboratorije, 1947. godina

n_slika3

Opšte je poznato kako se pronalazi izvod baze na nepoznatom ili neoznačenom bipolarnom tranzistoru:

– Sa analognim univerzalnim instrumentom, meri se otpornost između izvoda i traži onaj koji pri jednom polaritetu ima malu otpornost ka oba preostala izvoda, po slikama 1a i 1b. Kod PNP tranzistora, u tom trenutku na bazi će biti negativna elektroda (crvena pipalica), a dodirivanjem bilo koja dva druga izvoda pozitivnom (crnom) elektrodom na skali će se očitati mala otpornost:  sto-dvesta oma (nikako kratak spoj ili nekoliko oma, to bi bio znak neispravnosti). Za NPN tranzistor, položaj pipalica biće obrnut. U neprovodnim smerovima otpornost mora biti megaomska. Treba paziti da se uzgred ne meri i otpornost kože na prstima koji drže izvode, a koja može biti od nekoliko stotina kilooma do više megaoma. Komponentu takođe treba zaštititi od statičkog elektriciteta – za slučaj da je ipak u pitanju FET; ispitivanje ove vrste tranzistora posebna je tema.

– Sa digitalnim instrumentom, na položaju za testiranje dioda meri se pad napona na poluprovodničkim spojevima, i ponovo traži onaj jedan izvod koji prema oba preostala pokazuje razliku potencijala od 0,5-0,8V (pad napona na uslovnim silicijumskim diodama, kao na slikama 1a i 1b). Važno je napomenuti da je polaritet elektroda (pipalica) na digitalnom instrumentu u ovoj situaciji obrnut u odnosu na analogni: crna je negativna, crvena pozitivna. Darlingtoni (slika 2) imaju veći pad napona na spoju B-E (zbir napona na dve diode baza-emiter), pa se na nekim digitalnim instrumentima ova vrednost ne može očitati.

Ako se baza ne može prepoznati ni posle provere svih mogućih kombinacija izvoda, testirana komponenta najverovatnije nije ispravan bipolarni tranzistor. Za tačnost merenja važno je tranzistor ispitivati van kola, kada nema paralelnih otpornosti da utiču na rezultate.

1

Slika 1.            Uslovno ekvivalentno kolo bipolarnog NPN i PNP tranzistora, samo za jednostavna merenja.

Na opisane načine lako se nađe baza, ali se ne mogu razlikovati emiter i kolektor. Za prepoznavanje ovih izvoda, korisno je podsetiti da je u spoju baza-emiter prisustvo i uticaj dodatih nečistoća (primesa) u silicijumu veća nego u spoju baza-kolektor, tako da spoj baza-emiter pravi malo veći pad napona, koji se može detektovati na bilo kom digitalnom multimetru. Ovo otuda što je koncentracija atoma drugih elemenata u silicijumskoj osnovi najveća u oblasti emitera, manja u regionu kolektora (koji je zapreminski daleko najveći), a najmanja u oblasti baze. Odnos ova dva napona može se izraziti kao:

Ube : Ubc =  ln (Ke * Kb / Ks)   :  ln (Kc * Kb / Ks),

gde je:

ln       prirodni logaritam;

Ke      koncentracija primese u oblasti emitera;

Kb      koncentracija primese u oblasti baze;

Ks      kvadrat koncentracije prirodnih nosilaca u čistom silicijumu;

Kc      koncentracija primese u oblasti kolektora.

U kolektoru se inače stvara najviše toplote i zato je kod snažnijih tranzistora upravo kolektor direktno spojen sa metalnim kućištem, koje se zatim montira na hladnjak. Koncentracije primesa izražavaju se u atomima po kubnom centimetru, ogromnim brojevima sa 17 ili 18 nula, ali to ustvari znači samo po jedan atom primese na, recimo, deset ili sto miliona atoma osnove. U poluprovodniku N-tipa dodata nečistoća biće neki od petovalentnih elemenata – antimon, fosfor ili arsen, a u materijalu P-tipa mogu se naći trovalentni bor, galijum ili aluminijum. Manja količina dodatih nosilaca elektriciteta sa obe strane P-N barijere zahteva i manji napon za njeno savlađivanje. Premerili smo vrednosti na slučajno odabranim primercima nekoliko tipova tranzistora i dobili sledeće rezultate:

 

……………………..U B-E (V)        U B-C (V)

BC546B                   0,661            0,658

BC556B                   0,683            0,680

BC108B                   0,638            0,635

BD137                      0,582            0,579

BD140                     0,592            0,589

BF224                      0,725            0,714

2N5551                    0,636            0,627

Izmereno je i nekoliko neoznačenih foto-tranzistora, koji su imali vrednosti oko 0,77  – i uvek po nekoliko milivolti manje u spoju baza-kolektor. Korišćen je jeftin digitalni univerzalni instrument, sa preklopnikom na položaju za testiranje dioda. Uočava se i izvesna povezanost namene i snage tranzistora – i izmerenih vrednosti. Naravno, može se postaviti pitanje tačnosti rezultata ovih merenja na trećoj ili drugoj decimali, ali za ovu priliku jedino je bitna dovoljna preciznost, to jest – da instrument dosledno pokazuje razliku između izmerenih vrednosti. Ako se kod nekog tranzistora izmere dva potpuno jednaka napona, moguće je da postoji kratak spoj između emitera i kolektora (tranzistor je neispravan).

Treba paziti da temperatura spojeva svakog tranzistora bude konstantna za vreme provere, jer će napon spoja baza-emiter opadati sa porastom temperature, približno 2,1 mV za svaki stepen. Zato tokom merenja ne treba kućište tranzistora držati prstima.

Postoje komponente koje izgledaju kao snažni bipolarni tranzistori, a koje u kućištu osim troslojnog poluprovodnika sadrže još diodu između emitera i kolektora, otpornik od pedesetak oma između baze i emitera, ili sličan “dodatak” koji ima veze sa njihovom primenom. Utvrđivanje svojstava ovakvih i sličnih tranzistora navedenim metodama neće dati očekivane rezultate; treba računati da se nekad, mada ređe, naiđe i na njih.

Germanijum na istoj temperaturi ima više slobodnih nosilaca nego silicijum, pa je provodljiviji. Germanijumski tranzistori pri opisanim merenjima ponašali bi se slično silicijumskim, osim što bi pokazivali daleko manje napone spojeva i generalno manje otpornosti između izvoda, u svim smerovima.

2

Slika 2.            Darlingtonov spoj dva tranzistora, ponekad u jednom kućištu. Odlikuje ga strujno pojačanje koje je proizvod strujnih pojačanja pojedinačnih tranzistora.

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s