Pemeriksaan Meter Transistor (BJT)

Transistor bipolar dibangun dari "sandwich" semikonduktor tiga lapis baik PNP atau NPN. Dengan demikian, transistor mendaftar sebagai dua dioda yang terhubung back-to-back ketika diuji dengan fungsi "resistansi" atau "pemeriksaan dioda" multimeter seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Pembacaan resistansi rendah pada basis dengan negatif hitam (-) mengarah sesuai dengan bahan tipe-N di dasar transistor PNP. Pada simbol tersebut, bahan tipe-N "ditunjuk" oleh panah dari sambungan basis-emitor, yang merupakan basis untuk contoh ini. Emitor tipe-P sesuai dengan ujung panah sambungan basis-emitor, emitor. Kolektor sangat mirip dengan emitor dan juga merupakan bahan tipe-P dari sambungan PN.

Periksa meter transistor PNP:(a) maju B-E, B-C, resistansi rendah; (b) terbalik B-E, B-C, resistansi adalah .

Di sini saya mengasumsikan penggunaan multimeter dengan hanya fungsi rentang kontinuitas (resistansi) tunggal untuk memeriksa sambungan PN. Beberapa multimeter dilengkapi dengan dua fungsi pemeriksaan kontinuitas yang terpisah:resistansi dan "pemeriksaan dioda", masing-masing dengan tujuannya sendiri. Jika meteran Anda memiliki fungsi "pemeriksaan dioda" yang ditentukan, gunakan itu daripada rentang "resistansi", dan meteran akan menampilkan tegangan maju sebenarnya dari sambungan PN dan bukan hanya apakah itu menghantarkan arus atau tidak.

Pembacaan meteran akan menjadi kebalikannya, tentu saja, untuk transistor NPN, dengan kedua sambungan PN menghadap ke arah lain. Pembacaan resistansi rendah dengan kabel merah (+) di pangkalan adalah kondisi "berlawanan" untuk transistor NPN.

Jika multimeter dengan fungsi "pemeriksaan dioda" digunakan dalam pengujian ini, akan ditemukan bahwa sambungan emitor-basis memiliki drop tegangan maju yang sedikit lebih besar daripada sambungan kolektor-basis. Perbedaan tegangan maju ini disebabkan oleh perbedaan konsentrasi doping antara daerah emitor dan kolektor transistor:emitor adalah bahan semikonduktor yang didoping jauh lebih banyak daripada kolektor, menyebabkan sambungannya dengan basis menghasilkan tegangan maju yang lebih tinggi. jatuhkan.

Mengetahui hal ini, menjadi mungkin untuk menentukan kabel mana yang ada pada transistor yang tidak bertanda. Ini penting karena kemasan transistor, sayangnya, tidak standar. Semua transistor bipolar memiliki tiga kabel, tentu saja, tetapi posisi tiga kabel pada paket fisik sebenarnya tidak diatur dalam urutan standar yang universal.

Misalkan seorang teknisi menemukan transistor bipolar dan melanjutkan untuk mengukur kontinuitas dengan set multimeter dalam mode "pemeriksaan dioda". Mengukur antara pasangan kabel dan merekam nilai yang ditampilkan oleh meteran, teknisi memperoleh data pada Gambar di bawah.

• Meter menyentuh kabel 1 (+) dan 2 (-):“OL”
• Meter menyentuh kabel 1 (-) dan 2 (+):“OL”
• Meter menyentuh kabel 1 (+) dan 3 (-):0,655 V
• Meter menyentuh kabel 1 (-) dan 3 (+):“OL”
• Meter menyentuh kabel 2 (+) dan 3 (-):0,621 V<
• Meter menyentuh kabel 2 (-) dan 3 (+):“OL”

Transistor bipolar tidak diketahui. Terminal manakah yang merupakan emitor, basis, dan kolektor? Pembacaan -meter antar terminal.

Satu-satunya kombinasi titik uji yang memberikan pembacaan meter konduktor adalah kabel 1 dan 3 (kabel tes merah di 1 dan kabel tes hitam di 3), dan kabel 2 dan 3 (kabel tes merah di 2 dan kabel tes hitam di 3). Kedua bacaan ini harus menunjukkan bias maju pada sambungan emitor-ke-basis (0,655 volt) dan sambungan kolektor-ke-basis (0,621 volt).

Sekarang kita mencari satu kabel yang umum untuk kedua set pembacaan konduktif. Ini harus menjadi koneksi basis transistor karena basis adalah satu-satunya lapisan perangkat tiga lapis yang umum untuk kedua set sambungan PN (basis emitor dan basis kolektor). Dalam contoh ini, kawat itu adalah nomor 3, yang umum untuk kombinasi titik uji 1-3 dan 2-3. Dalam kedua set pembacaan meter tersebut, hitam (-) kabel uji meter menyentuh kabel 3, yang memberi tahu kita bahwa basis transistor ini terbuat dari bahan semikonduktor tipe-N (hitam =negatif). Jadi, transistor adalah PNP dengan basis pada kabel 3, emitor pada kabel 1 dan kolektor pada kabel 2 seperti yang dijelaskan pada Gambar di bawah.

• E dan C tinggi R:1 (+) dan 2 (-):“OL”
• C dan E tinggi R:1 (-) dan 2 (+):“OL”
• E dan B maju:1 (+) dan 3 (-):0,655 V
• E dan B terbalik:1 (-) dan 3 (+):“OL”
• C dan B maju:2 (+) dan 3 (-):0,621 V
• C dan B terbalik:2 (-) dan 3 (+):“OL”

Terminal BJT diidentifikasi dengan -meter.

Harap dicatat bahwa kabel dasar dalam contoh ini tidak ujung tengah transistor, seperti yang diharapkan dari model "sandwich" tiga lapis transistor bipolar. Hal ini cukup sering terjadi dan cenderung membingungkan mahasiswa baru bidang elektronika. Satu-satunya cara untuk memastikan kabel mana adalah dengan pemeriksaan meteran, atau dengan merujuk pada dokumentasi "lembar data" pabrikan pada nomor bagian tertentu dari transistor.

Mengetahui bahwa transistor bipolar berperilaku sebagai dua dioda back-to-back ketika diuji dengan pengukur konduktivitas sangat membantu untuk mengidentifikasi transistor yang tidak diketahui murni dengan pembacaan meter. Hal ini juga membantu untuk pemeriksaan fungsional cepat transistor. Jika teknisi mengukur kontinuitas di lebih dari dua atau kurang dari dua dari enam kombinasi kabel uji, dia akan segera mengetahui bahwa transistor rusak (atau tidak transistor bipolar melainkan sesuatu yang lain — kemungkinan berbeda jika tidak ada nomor bagian yang dapat dirujuk untuk identifikasi pasti!). Namun, model transistor "dua dioda" gagal menjelaskan bagaimana atau mengapa ia bertindak sebagai perangkat penguat.

Untuk mengilustrasikan ini dengan lebih baik, mari kita periksa salah satu rangkaian sakelar transistor menggunakan diagram fisik pada gambar di bawah ini daripada simbol skema untuk mewakili transistor. Dengan cara ini dua persimpangan PN akan lebih mudah dilihat.

Arus basis kecil yang mengalir di persimpangan basis-emitor bias maju memungkinkan arus besar mengalir melalui persimpangan basis-kolektor dengan bias mundur.

Sebuah panah diagonal berwarna abu-abu menunjukkan arah aliran arus melalui persimpangan emitor-basis. Bagian ini masuk akal karena arus mengalir dari basis tipe-P ke emitor tipe-N:sambungan jelas bias maju. Namun, persimpangan basis-kolektor adalah masalah lain sepenuhnya. Perhatikan bagaimana panah tebal berwarna abu-abu menunjuk ke arah aliran arus (ke bawah) dari kolektor ke basis. Dengan basis yang terbuat dari material tipe P dan pengumpul dari material tipe N. Basis dan kolektor berada pada bias terbalik yang menentang aliran arus. Namun, transistor jenuh menunjukkan sangat sedikit perlawanan terhadap aliran arus, mulai dari kolektor ke emitor sebagaimana dibuktikan oleh penerangan lampu!

Maka jelaslah, ada sesuatu yang terjadi di sini yang menentang model penjelas "dua-dioda" sederhana dari transistor bipolar. Ketika saya pertama kali belajar tentang operasi transistor, saya mencoba membangun transistor saya sendiri dari dua dioda back-to-back, seperti pada Gambar di bawah.

Sepasang dioda saling membelakangi tidak berfungsi seperti transistor dan arus tidak dapat mengalir melalui lampu!

Dalam transistor, bias terbalik dari persimpangan basis-kolektor mencegah arus kolektor ketika transistor dalam mode cutoff (yaitu ketika tidak ada arus basis). Jika sambungan basis-emitor dibias maju oleh sinyal pengontrol, aksi pemblokiran normal dari sambungan basis-kolektor diganti dan arus diizinkan melalui kolektor, meskipun faktanya arus berjalan "salah arah" melalui PN itu. persimpangan jalan. Tindakan ini bergantung pada fisika kuantum sambungan semikonduktor, dan hanya dapat terjadi bila kedua sambungan ditempatkan dengan benar dan konsentrasi doping dari ketiga lapisan proporsional dengan benar. Dua dioda yang dihubungkan secara seri gagal memenuhi kriteria ini; dioda atas tidak pernah bisa "hidup" ketika dibias terbalik, tidak peduli berapa banyak arus yang melewati dioda bawah dalam loop kabel dasar. Lihat Transistor persimpangan bipolar, Ch 2 untuk detail lebih lanjut.

Bahwa konsentrasi doping memainkan peran penting dalam kemampuan khusus transistor lebih lanjut dibuktikan oleh fakta bahwa kolektor dan emitor tidak dapat dipertukarkan. Jika transistor hanya dilihat sebagai dua sambungan PN back-to-back, atau hanya sebagai bahan sandwich N-P-N atau P-N-P biasa, tampaknya kedua ujung transistor dapat berfungsi sebagai kolektor atau emitor. Namun, ini tidak benar. Jika terhubung "mundur" dalam suatu rangkaian, arus basis-kolektor akan gagal untuk mengontrol arus antara kolektor dan emitor. Terlepas dari kenyataan bahwa lapisan emitor dan kolektor dari transistor bipolar memiliki tipe doping yang sama (baik N atau P), kolektor dan emitor pasti tidak identik!

Persimpangan basis-emitor memungkinkan arus karena bias maju, sedangkan persimpangan basis-kolektor dibias mundur. Tindakan arus basis dapat dianggap sebagai "membuka gerbang" untuk arus yang melalui kolektor. Lebih khusus lagi, setiap jumlah arus basis-ke-emitor mengizinkan jumlah terbatas arus basis-ke-kolektor.

Pada bagian berikutnya, transistor pembatas arus ini akan diselidiki lebih rinci.

TINJAUAN:

• Diuji dengan multimeter dalam mode "resistansi" atau "pemeriksaan dioda", transistor berperilaku seperti dua sambungan PN (dioda) yang saling membelakangi.
• Persimpangan PN basis-emitor memiliki penurunan tegangan maju yang sedikit lebih besar daripada sambungan PN basis-kolektor, karena doping yang lebih berat dari lapisan semikonduktor emitor.
• Persimpangan basis-kolektor dengan bias terbalik biasanya memblokir arus apa pun yang melewati transistor antara emitor dan kolektor. Namun, persimpangan itu mulai berjalan jika arus ditarik melalui kabel dasar. Arus basis dapat dianggap sebagai “membuka gerbang” untuk sejumlah arus tertentu yang terbatas melalui kolektor.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Teori Bipolar Junction Transistor (BJT)