Een bipolaire knooppunttransistor (BJT) identificeren en testen met een multimeter

Bipolaire transistoren zijn gefabriceerd als een driedelig halfgeleidersandwich—ofwel PNP of NPN. Wanneer een multimeter op de weerstand of diode-check modus staat, gedraagt een BJT zich als twee rug-aan-rug diodes. Deze eenvoudige test laat u het apparaat verifiëren en de pinnen identificeren zonder datasheet.

Wanneer getest met een typische multimeter die slechts een enkele doorvoerrange heeft, zal de meter lage weerstand op de basis tonen wanneer de negatieve (zwarte) pen op de basis van een PNP-transistor wordt geplaatst. In het transistorsymbool wordt het N-type materiaal van de basis aangeduid door de pijl van het basis-emitter knooppunt wijzend naar de basis. De tegenovergestelde zijde van het knooppunt is de P-type emitter, en de collector is ook P-type.

PNP transistor meter check: (a) voorwaarts B-E, B-C, weerstand is laag; (b) achterwaarts B-E, B-C, weerstand is ∞.

Sommige meters voorzien een speciale "diode check" modus. Indien beschikbaar, gebruik die in plaats van de generieke weerstandsinstelling; het display toont dan de daadwerkelijke voorwaartse spanning van elk PN-knooppunt in plaats van een eenvoudige pass/fail lezing.

De metingen zijn geïnverteerd voor een NPN-apparaat: een lage weerstand verschijnt wanneer de rode (+) pen op de basis ligt, wat de tegenovergestelde polariteit van het basisknooppunt weerspiegelt.

Wanneer de diode-check modus gebruikt wordt, toont het emitter-basis knooppunt typisch een iets hogere voorwaartse spanning (≈0,65 V) dan het collector-basis knooppunt (≈0,62 V). Dit verschil komt door de zwaardere doping van de emitterlaag, wat de barrièrepotentiaal verhoogt.

Het weten van het voorwaartse-spanningsverschil stelt u in staat om te bepalen welke pin welke is op een ongemerkte transistor—een kritieke stap omdat de fysieke layout van BJT-pooten niet gestandaardiseerd is. Alle bipolaire transistoren hebben drie draden, maar hun posities variëren per behuizingstype.

Stel u vindt een ongelabelde transistor en meet doorvoering met de meter op diode-check ingesteld. De volgende tabel registreert de resultaten:

• Draad 1 (+) & 2 (−): OL
• Draad 1 (−) & 2 (+): OL
• Draad 1 (+) & 3 (−): 0,655 V
• Draad 1 (−) & 3 (+): OL
• Draad 2 (+) & 3 (−): 0,621 V
• Draad 2 (−) & 3 (+): OL

De enige paren die geleiden zijn 1–3 en 2–3, beide met de rode pen op de eerste pin en de zwarte pen op de derde. Deze corresponderen met voorwaarts-gebiaiseerde emitter-basis (0,655 V) en collector-basis (0,621 V) knooppunten, respectievelijk.

Draad 3 is gemeenschappelijk aan beide geleidende paren, dus het moet de basis zijn. Omdat de zwarte pen op draad 3 was in de voorwaartse tests, is de basis N-type. Daarom is de transistor een PNP met draad 1 als emitter, draad 2 als collector, en draad 3 als basis, geïllustreerd hieronder.

• Emitter & Collector hoge weerstand: 1 (+) & 2 (−): OL
• Collector & Emitter hoge weerstand: 1 (−) & 2 (+): OL
• Emitter & Basis voorwaarts: 1 (+) & 3 (−): 0,655 V
• Emitter & Basis achterwaarts: 1 (−) & 3 (+): OL
• Collector & Basis voorwaarts: 2 (+) & 3 (−): 0,621 V
• Collector & Basis achterwaarts: 2 (−) & 3 (+): OL

Let op dat de basispin niet altijd de middelste poot is, in tegenstelling tot het vereenvoudigde "sandwich" diagram. In de praktijk moet pinidentificatie gebaseerd zijn op metercontroles of de datasheet van het onderdeel.

Het testen van een BJT met een multimeter bevestigt niet alleen zijn aanwezigheid maar onthult ook of het functioneel is. Als een apparaat geleiding toont in meer of minder dan de twee verwachte paren, is het waarschijnlijk defect of geen BJT.

Om te illustreren hoe een transistor werkt buiten het twee-diode model, overweeg een eenvoudige schakelingsschakeling hieronder getoond. De kleine basisstroom die het basis-emitter knooppunt voorwaarts biasseert, laat een grote collector-emitter stroom vloeien, zelfs hoewel het collector-basis knooppunt achterwaarts-gebiaiseerd is. Dit fenomeen is een gevolg van het interne dopingsprofiel en kwantummechanische effecten die twee geïsoleerde diodes niet kunnen repliceren.

Een basisstroom van slechts enkele microampères kan een "poort" openen voor een aanzienlijke collectorstroom, zoals gezien wanneer de lamp brandt in de schakeling.

Vroege pogingen om een transistor te modelleren als twee series diodes faalden omdat het achterwaarts-gebiaiseerde collector-basis knooppunt nooit geleidt, ongeacht de stroom die door de basis vloeit. De precieze dopingsverhoudingen en ruimtelijke rangschikking van de emitter, basis en collector lagen zijn essentieel voor transistoractie—een aspect die diepgaand wordt behandeld in halfgeleiderfysica teksten zoals "Bipolaire Knooppunttransistoren, Hoofdstuk 2."

Kernpunten:

• Een multimeter ingesteld op weerstand of diode-check modus toont een BJT als twee rug-aan-rug PN-knooppunten.
• Het emitter-basis knooppunt heeft een iets hogere voorwaartse spanningsval dan het collector-basis knooppunt door zwaardere emitterdoping.
• In afsnijden blokkeert het achterwaarts-gebiaiseerde collector-basis knooppunt stroom. Een basisstroom "opent de poort," wat een beperkte collector-naar-emitter toestaat.

Voor verdere oefening, probeer het Bipolaire Knooppunttransistor (BJT) Theorie Werkblad gelinkt in de gerelateerde sectie.