3.2: Перевірка лічильника діода

Last updated
Save as PDF

Page ID: 100925

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Функціональність діодної полярності

Можливість визначити полярність (катод проти анода) і основні функціональні можливості діода є дуже важливим навиком для любителів електроніки або технік, щоб мати. Оскільки ми знаємо, що діод - це, по суті, не що інше, як односторонній клапан для електроенергії, має сенс, що ми повинні бути в змозі перевірити його односторонній характер за допомогою омметра постійного струму (від акумулятора), як на малюнку нижче. Підключений в одну сторону через діод, вимірювач повинен показати дуже низький опір при (а). Підключений іншим шляхом через діод, він повинен показати дуже високий опір при (b) («OL» на деяких моделям цифрових вимірювачів).

Визначення полярності діода: (а) Низький опір вказує на зміщення вперед, чорний свинець - катод і червоний свинцевий анод (для більшості метрів) (b) Реверсивні висновки показують високий опір, що вказує на зворотне зміщення.

Як визначити діод?

Звичайно, щоб визначити, який кінець діода є катодом, а який - анодом, необхідно з упевненістю знати, який щуп лічильника позитивний (+), а який негативний (-) при встановленні функції «опір» або «Ω». З більшістю цифрових мультиметрів, які я бачив, червоний свинець стає позитивним, а чорний - негативним, коли встановлений для вимірювання опору, відповідно до стандартної конвенції про кольоровий код електроніки. Однак це гарантовано не для всіх лічильників. Наприклад, багато аналогових мультиметрів насправді роблять свої чорні відведення позитивними (+), а їх червоні відведення негативними (-) при переході на функцію «опору», оскільки так легше виготовити!

Одна проблема використання омметра для перевірки діода полягає в тому, що отримані показання мають тільки якісне значення, а не кількісне. Іншими словами, омметр лише говорить вам, яким шляхом проводить діод; індикація опору низького значення, отримана під час проведення, марна. Якщо омметр показує значення «1.73 Ом» під час зміщення діода вперед, ця цифра 1,73 Ом не представляє жодної реальної кількості, корисної для нас як техніків або конструкторів схем. Він не представляє прямого падіння напруги, ні будь-якого «об'ємного» опору в напівпровідниковому матеріалі самого діода, а скоріше є цифрою, яка залежить від обох величин і буде істотно змінюватися залежно від конкретного омметра, який використовується для отримання показань.

З цієї причини деякі виробники цифрових мультиметрів оснащують свої лічильники спеціальною функцією «перевірка діодів», яка відображає фактичне пряме падіння напруги діода в вольтах, а не цифру «опору» в Омах. Ці лічильники працюють, змушуючи невеликий струм через діод і вимірюючи напругу, що падає між двома щупами. (Малюнок нижче)

Вимірювач з функцією «Перевірка діода» відображає пряме падіння напруги 0,548 вольт замість низького опору.

Показання прямої напруги, отримані за допомогою такого лічильника, зазвичай буде менше «нормального» падіння 0,7 вольта для кремнію і 0,3 вольта для германію, оскільки струм, що забезпечується лічильником, має тривіальні пропорції. Якщо мультиметр з функцією перевірки діодів недоступний, або ви хочете виміряти пряме падіння напруги діода при деякому нетривіальному струмі, схема на малюнку нижче може бути побудована за допомогою акумулятора, резистора та вольтметра

Вимірювання прямої напруги діода без функції лічильника «перевірка діода»: (а) Принципова схема. (б) Образкова діаграма.

Підключення діода назад до цієї тестової схеми просто призведе до того, що вольтметр покаже повну напругу акумулятора.

Якби ця схема була розроблена для забезпечення постійного або майже постійного струму через діод, незважаючи на зміни прямого падіння напруги, вона може бути використана в якості основи приладу для вимірювання температури, напруга, виміряна на діоді обернено пропорційна температурі діодного переходу. Звичайно, діодний струм слід звести до мінімуму, щоб уникнути самонагрівання (діод розсіює значну кількість теплової енергії), що заважало б вимірюванню температури.

Остерігайтеся, що деякі цифрові мультиметри, оснащені функцією «перевірка діодів», можуть видавати дуже низьку випробувальну напругу (менше 0,3 вольта) при встановленні на звичайну функцію «опір» (Ω): занадто низька, щоб повністю зруйнувати область виснаження PN-переходу. Філософія тут полягає в тому, що функція «перевірка діодів» повинна використовуватися для тестування напівпровідникових приладів, а функція «опір» - для чого-небудь іншого. Використовуючи дуже низьку випробувальну напругу для вимірювання опору, техніку легше виміряти опір ненапівпровідникових компонентів, підключених до напівпровідникових компонентів, оскільки з'єднання напівпровідникових компонентів не стануть зміщеними вперед при таких низьких напругах.

Розглянемо на прикладі резистора і діода, з'єднаних паралельно, припаяні за місцем на друкованій платі (PCB). Зазвичай доведеться відпаяти резистор від ланцюга (від'єднати його від всіх інших компонентів), перш ніж вимірювати його опір, інакше будь-які паралельно з'єднані компоненти вплинули б на отримані показання. При використанні мультиметра, який видає дуже низьку випробувальну напругу на щупи в режимі функції «опір», PN-перехід діода не матиме достатньої напруги, враженої на ньому, щоб стати зміщеним вперед, і буде пропускати лише незначний струм. Отже, лічильник «бачить» діод як розімкнутий (без безперервності), і тільки реєструє опір резистора. (Малюнок нижче)

Омметр, оснащений низьким випробувальним напругою (<0,7 В), не бачить діодів, що дозволяють йому вимірювати паралельні резистори.

Якби такий омметр використовувався для перевірки діода, то це вказувало б на дуже високий опір (багато мегаом) навіть при підключенні до діода в «правильному» (вперед-зміщеному) напрямку. (Малюнок нижче)

Омметр, оснащений низьким випробувальним напругою, занадто низьким для прямого зміщення діодів, не бачить діодів.

Сила зворотної напруги діода не так легко перевірити, оскільки перевищення нормального діода PIV зазвичай призводить до руйнування діода. Спеціальні типи діодів, правда, які призначені для «поломки» в режимі зворотного зміщення без пошкоджень (звані стабілітронами), які випробовуються за допомогою тієї ж схеми джерела напруги/резистор/вольтметра, за умови, що джерело напруги має досить велике значення, щоб змусити діод в його пробою область. Детальніше про цю тему в більш пізньому розділі цієї глави.

Рецензія

Для якісної перевірки роботи діода може використовуватися омметр. Повинно бути низький опір вимірюється в одну сторону, а дуже високий опір вимірюється іншим способом. Використовуючи для цієї мети омметр, переконайтеся, що ви знаєте, який тест-провід позитивний, а який негативний! Фактична полярність може не слідувати кольорам проводів, як ви могли б очікувати, залежно від конкретного дизайну лічильника.
Деякі мультиметри забезпечують функцію «перевірки діода», яка відображає фактичне пряме напруга діода при проведенні його струму. Такі лічильники зазвичай вказують на трохи меншу пряму напругу, ніж те, що є «номінальним» для діода, через дуже малу величину струму, використовуваного при перевірці.