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
