Автор: Nijka

Вашему вниманию предлагается прибор, позволяющий измерить напряжение пробоя p-n переходов полупроводниковых приборов – биполярных n-p-n и p-n-p транзисторов, биполярно-полевых (IGBT) транзисторов, диодов, стабилитронов и тиристоров. Точно так же прибор можно использовать для определения максимального напряжения сток-исток для MOSFETов с каналами n- и p-типов. Величина испытательного напряжения достигает 3,5кВ, тока – до 3мА, охватывая тем самым практически весь перечень существующих п/п приборов.

На разработку прибора подвигла проблема перемаркированных или некондиционных полупроводниковых компонентов, прпродаваемых как в интернет-магазинах, так и отечественными поставщиками. Помимо несоответствия паспортным усилительным характеристикам, такие компоненты часто не выдерживают даже первого включения, унося за собой кучу ?здоровых? деталей. Особенно актуально это для силовых ключей, выходных транзисторов усилителей мощности, выпрямительных вентилей и в других подобных приложениях. И если основные характеристики диодов и транзисторов можно приблизительно оценить с помощью, например, широко распространенного транзистортестера [1], то максимальное допустимое напряжение, на которое реально пригодны эти компоненты, остается неизвестным.

Предлагаемый прибор позволяет определить его.

Ориентирами могут служить такие паспортные параметры, как Uкбо проб (пробивное постоянное напряжение коллектор-база) или Uкэо проб (пробивное постоянное напряжение коллектор-эмиттер при открытой базе) для биполярных транзисторов или Uобр проб (максимально допустимое постоянное обратное напряжение) для диодов. Для измерения этих параметров можно воспользоваться методикой, описанной в действующем ГОСТ 18604.27-86.

Способ измерения, определяемый ГОСТом, заключается в постепенном повышении напряжения на p-n переходе до момента резкого возрастания тока через переход, что соответствует началу электрического пробоя перехода. Такой пробой является обратимым и используется для классификации и разбраковки полупроводниковых приборов. Для обратимости процесса мощность, выделяющаяся на переходе при пробое, должна быть ограничена безопасным значением. Измерение должно проводиться при значении тока, соответствующему паспортному для данного прибора.

В интернете можно найти несколько несложных радиолюбительских устройств для измерения напряжения пробоя p-n переходов, например, [2,3,4].

Эти устройства вполне могут быть применены после устранения некоторых неточностей в их описаниях и схемах. В них использовано ручное регулирование напряжения переменным резистором и визуальный контроль напряжения и протекающего через переход тока. Наиболее критичный узел – высоковольтный вольтметр - должен иметь максимально возможное входное сопротивление для минимизации шунтирования перехода при малых токах. Например, в [4] он выполнен в виде балансного моста на полевых транзисторах. Ограничение тока осуществляется последовательно включенным сопротивлением. Все описанные устройства имеют разные диапазоны тока и напряжения, и при этом не слишком сложные. К числу недостатков можно отнести ?ручной? процесс измерений и ограниченные диапазоны величин и применимости каждого устройства.

Предлагаемая разработка автоматизирует процесс измерения до нажатия кнопки, приблизив его к методике, описанной в ГОСТе, и охватывает почти весь практический диапазон максимальных напряжений для полупроводников.

  Структура

Функционально устройство состоит из следующих частей:

базовый блок в составе: генератор высокого напряжения, управляемый напряжением, измеритель напряжения, измеритель тока;

высоковольтный выпрямитель;

двухдиапазонный вольтметр с автоматическим выбором предела измерения и высоким входным сопротивлением;

генератор управляющего напряжения;

детектор окончания испытания;

дисплей;

задатчик тока (переменный резистор и переключатель 10х);

источник питания.

Как это работает?

Испытуемый элемент с соблюдением полярности подключается к выходным клеммам. Задатчиком тока (переменным резистором и переключателем) устанавливается нужная/паспортная величина тока через переход. Нажимается кнопка ?Пуск?. Напряжение на подключенном элементе (переходе) плавно увеличивается от нуля до наступления пробоя или ограничения по току. Процесс нарастания напряжения отображается в виде прогресс-бара горизонтальными сегментами индикатора (до 16 тактов) и контролируется детектором. При достижении критерия завершения испытания напряжение с выхода снимается, а его значение выводится на четырехразрядный LED-дисплей. Световым индикатором и звуком отображается причина завершения испытания: или достижение предельного тока, или пробой. Наступление пробоя определяется схемой детектора по факту заметного роста тока при неизменном напряжении.

О конструкции и печатной плате

Вся конструкция размещена в корпусе электроустановочной коробки размером 100х100х30 мм. На верхнюю панель выведены цифровой индикатор, два светодиода детектора, ось переменного резистора – задатчика тока, переключатель диапазонов тока, выходные гнезда и кнопка ?Пуск?. Малый объем коробки и наличие высоковольтной части потребовал достаточно плотного двустороннего монтажа. Максимально применены компоненты для поверхностного монтажа. Не все соединения удалось развести, и на плате есть несколько соединительных проводников, выполненных проводом МГТФ.

Отечественный КД213Б, по справочнику максимальное обратное напряжение 200В

Неплохой запас.

5TUZ52 из ЭЛТ монитора. По справочнику - 1500.

Есть запас.

отечественный n-p-n транзистор КТ808ГМ удивил:

по справочнику должен всего 70В!

 Аудиофильский 2SC5200 должен по даташиту 230В.

Отличный запас!

 Угадали? Это тоже 2SC5200!!

 Явная подделка.

Ну и еще парочку MOSFETов:

 IRF840. По даташиту должен держать до 500В.

 Экономненько...

 Низковольтный IRF3205. По паспорту - 55В,

 запас так себе, надо с ним поаккуратнее.