Articolo completo provatransistor

Introduzione
A molti hobbisti è capitato di recuperare dei componenti da una scheda inutilizzabile e nel momento
che si ha in mano un transistor dalla sigla sconosciuta chiedersi “Che transistor sarà?” e subito dopo
un’altra domanda “Funziona?”.
Un primo suggerimento, forse banale, è quello di leggere subito la serigrafia sul circuito stampato,
se presente, per capire se è veramente un transistor o qualcos’altro. A volte si recuperano anche degli stabilizzatori di tensione o altri tipi di componenti a tre piedini dalle sigle indecifrabili.
Occorrono varie verifiche per capire il tipo
di transistor che abbiamo a disposizione.
Figura 1
All’inizio di questo progetto abbiamo pensato ai vari passaggi che si devono fare
manualmente per “conoscere” il compo1
5
nente dalla sigla strana appena dissaldato,
2
6
oppure il transistor che sembra non funzionare bene nel nostro progetto o che avevamo “dimenticato” nel cassetto.
3
Il primo passaggio è quello di verificare le
giunzioni che ci sono fra i tre piedini, per
cui con un tester si provano tutte le com4
binazioni possibili (sono sei) di conduzione o meno.
Troviamo per esempio, facendo riferimento alla Figura 1, che conduce solo nella direzione 1 (da T1
a T2) e nella direzione 6 (da T3 a T2).
Si direbbe un transistor PNP.
NTE211
Purtroppo se non c’è serigrafia ne sul circuito stampato ne sul componente non è sufficiente!
Potrebbe essere, tanto per fare un esempio,
un doppio diodo della serie F06C05 (dual
fast recovery rectifiers 6.0A,50-200V) in
contenitore TO220 con suffisso C.
Sono pochi i transistor in contenitore tipo
12
TO220 con la base al centro, ma ci sono ad
3
Figura 2
esempio in NTE211.
Quindi una volta stabilito quale può essere
la base (in questo caso il piedino 2 e
supponendo che sia effettivamente un
transistor PNP) dobbiamo capire quali sono
gli altri due terminali; occorre inserire il
transistor in un circuito di prova.
Questo circuito va alimentato con una tensione bassa, massimo 7-8 volt, per evitare
che ci possa essere una conduzione tra col-
collettore ed emettitore nel caso di polarizzazione inversa che è più bassa di quella diretta.
La base va verso massa tramite un potenziometro più una resistenza, un terminale va collegato al
positivo e l’altro verso massa con una resistenza ed un LED per verificare la conduzione, la prova
va ripetuta invertendo i due terminali sconosciuti.
Può succedere che il transistor, specie se di piccola potenza, vada conduzione sia in un verso che
l’altro per cui occorre diminuire la corrente di base fino a trovare in quale direzione amplifica di
più, che è quella in cui il transistor è correttamente polarizzato; solo a questo punto abbiamo trovato
la disposizione dei tre terminali.
Ci sono anche dei transistor con un diodo di protezione fra collettore ed emettitore per cui è indispensabile togliere la polarizzazione di base per essere sicuri che il transistor smetta di condurre.
Nell’esempio riportiamo la situazione semplificata di polarizzazione corretta del transistor in prova
in cui applichiamo in ingresso degli impulsi di tensione vedremo lampeggiare il LED.
Questa serie di operazioni, seppur semplici, richiedono tempo ed attenzione per riuscire a provare
correttamente tutte le combinazioni necessarie, è molto più comodo avere qualcosa che lavori al nostro posto.
A noi resta solo il grande compito di collegare i tre coccodrilli ai terminali e regolare il potenziometro fino ad avere la chiara indicazione.
Schema elettrico
Questo progetto risulta particolarmente compatto grazie all’uso di circuiti integrati in sostituzione di
numerosi ed ingombranti relè o altri circuiti più complessi, e da’ la possibilità di provare i transistor
con una corrente di qualche mA sufficiente a determinarne l’integrità.
L’idea di dover commutare continuamente le connessioni ai tre terminali ci ha fatto pensare al circuito integrato C-MOS CD4051 che è un multiplexer/demultiplexer analogico a 8 canali.
In figura 3 vediamo lo schema a blocchi di questo circuito integrato con il punto comune Z, gli 8
ingressi/uscite Y0-Y7 gli ingressi di selezione A0, A1 e A2 e il piedino di abilitazione E, mentre in
figura 4 vediamo la tabella che indica il comportamento in base ai segnali presenti sugli ingressi.
Figura 3
Figura 4
Schema CD4051
Tabella verità CD4051
In pratica questo circuito integrato, se il piedino E è a livello
basso, cioè attivo, connette il piedino comune Z (pin 3) con
uno dei piedini Y0-Y7 a seconda dei segnali presenti sui
piedini A0, A1 e A2, proprio come un commutatore rotativo
una via e 8 posizioni.
La connessione effettuata dal circuito integrato è di tipo
bidirezionale, questo consente di far circolare corrente in
entrambi i versi e presenta una resistenza di conduzione
abbastanza bassa da non influenzare il funzionamento del circuito.
Il CD4051 è utilizzato anche come commutatore di ingresso di alcuni preamplificatori di bassa frequenza.
Per la scansione automatica sulle combinazioni abbiamo usato un solo circuito integrato CD4060
che è un 14-Stage Ripple Carry Binary Counters il cui schema è rappresentato in figura 5.
figura 5
figura 6
Questo modello ha il “difetto”, rispetto ad altri
della stessa famiglia, di non avere tutte le uscite
dei divisori disponibili all’esterno (Q1, Q2, Q3 e
Q11), ma ha il grosso vantaggio di avere già la
sezione necessaria a realizzare l’oscillatore con
solo due resistenze e un condensatore, oppure un
oscillatore quarzato, vedi dettagli in figura 6.
Noi abbiamo optato per la prima soluzione che è
più che sufficiente per questa applicazione.
I tre segnali per la scansione vengono prelevati
dalle uscite Q12, Q13 e Q14, sono quelle con la
massima divisione, ciò permette di usare nella rete
RC (R1, R2, C1) dei valori bassi.
Aumentando il valore di questi componenti
diminuirà la frequenza di scansione, diminuendo i
valori aumenterà la frequenza.
Nel nostro caso servono solo 6 delle 8 combinazioni ottenibili con 3 bit per cui il conteggio viene
resettato quando questi bit hanno il valore 6 (valore binario 110).
Questo risultato si ottiene con i diodi D1 e D2 e la
resistenza R5, infatti essi formano una porta OR connessa alle uscite Q13 e Q14 e solo quando le
due uscite vanno a livello logico 1 avremo anche sul piedino di reset (pin 12) il valore logico 1 con
la conseguenza di azzerare tutti i contatori facendoli ripartire da zero.
Quindi con tre CD4051 e un CD4060 possiamo ricreare le sei combinazioni necessarie al test:
IC1 da’ la tensione positiva al transistor tramite la resistenza R3 e facendo accendere un LED in
corrispondenza della conduzione.
IC2 da’ la tensione negativa al transistor tramite la resistenza R5.
IC3 da’ la polarizzazione al transistor tramite la resistenza R4 e il potenziometro P1. Questa polarizzazione deriva da un segnale ad onda quadra prelevato dal piedino Q9, con frequenza 8 volte
quella di scansione,
In pratica IC1 e IC2 fanno la scansione delle giunzioni facendo accendere il LED corrispondente,
vedremo quindi lampeggiare questi LED a bassa velocità.
Contemporaneamente IC3 polarizza il terzo piedino con la tensione pulsante a velocità 8 volte superiore. Quando IC1 e IC2 metteranno il transistor nella sua corretta polarizzazione, la corrente inviata
da IC3 alla base farà lampeggiare a velocità più alta un altro LED che ci indica il verso di conduzione del transistor.
Avremo una doppia indicazione della piedinatura del transistor data dai LED che lampeggiano a
bassa velocità e da quello ad alta velocità.
Come indicato prima, può essere necessario agire sul potenziometro per diminuire la corrente di polarizzazione in modo da avere un solo LED che lampeggia ad alta velocità, osservando le frecce abbinate ai due LED che lampeggiano a bassa frequenza potremo dedurre la polarità del transistor:
- se le frecce convergono verso lo stesso punto (che è la base) il transistor è PNP
- se le frecce divergono da uno stesso punto (che è la base) il transistor è NPN.
Questo ricorda molto la freccia che indica l’emettitore nel simbolo del transistor.
Il LED che lampeggia a velocità alta ci indicherà quali sono collettore ed emettitore in base al verso
di conduzione visualizzato.
Regolando il potenziometro avremo anche un’indicazione sulla capacità di amplificazione del transistor.
Quindi avremo l’indicazione di:
- stato delle singole giunzioni
Connessioni tipiche per l’oscillatore
-
presenza diodo di protezione
disposizione terminali
amplificazione del transistor.
B
1
5
Vediamo alcuni esempi di misurazione riferendoci alla
figura abbinata
2
6
3
E
C
4
NPN
PNP
NPN + diodo E-C
PNP + diodo E-C
1
lento
lento
2
3
4
5
lento
veloce lento
veloce
lento lento veloce lento
veloce lento
-
6
lento
lento
Per quanto riguarda i darlington occorre agire sul potenziometro per trovare il punto in cui il componente si comporta in modo simile ad un transistor normale. Questo è dovuto alla reale struttura
interna che può essere anche complessa.
In questo caso la polarizzazione deve fare i conti con le resistenze di polarizzazione interne che, tra
l’altro, possono indurre a pensare che il guadagno in corrente sia basso.
G
1
5
2
Per la prova dei mosfet si può tenere al massimo la resistenza inserita del potenziometro in quanto hanno bisogno
di pilotaggio in tensione anziché in corrente.
(N.B. per la redazione: ho a disposizione solo vari modelli
di mosfet N con diodo, le altre indicazioni sono teoriche)
MOSFET N
MOSFET P
MOSFET N + diodo S-D
MOSFET P + diodo D-S
6
3
D
S
4
1
2
3
4
5
6
-
-
veloce
veloce
lento
veloce
lento
veloce
-
-
Per i FET riporto un esempio ma ho trovato indicazioni molto diverse fra i vari modelli per cui non
so se è utilizzabile.
FET N – BF245
massima resistenza
FET N – BF245
minima resistenza
-
lento
lento
lento
lento
lento poca
luce
veloce poca luce
lento
lento
lento
lento
veloce poca luce
Lo schema è completato da un semplice riduttore di tensione formato dalla resistenza R7 e dal diodo zener DZ1 da 6,8V necessari per ridurre la tensione ad un valore che limita il rischio di avere il
transistor che conduce tra collettore ed emettitore in polarizzazione inversa.
Realizzazione pratica
I componenti sono facilmente reperibili in commercio e l’unica attenzione va alla realizzazione del
circuito stampato che ha piste sottili e alla disposizione dei diodi LED sul pannello frontale secondo
lo schema di figura 1. I cavetti vanno contrassegnati allo stesso modo della serigrafia così da facilitarne l’identificazione (T1, T2 e T3).
Per il montaggio conviene usare la solita regola di montare i componenti cominciando da quelli più
bassi facendo attenzione al corretto orientamento dei componenti polarizzati.
Il primo test di funzionamento del progetto si può fare collegando un diodo funzionante fra due ingressi, si accenderà il LED che indica la direzione di conduzione del diodo, inserendolo nelle sei
combinazioni verificheremo il corretto funzionamento della prima sezione; successivamente si può
provarlo con dei transistor NPN e PNP sia di piccola potenza che di potenza, anch’essi funzionanti,
per vedere come si illuminano i LED agendo sul potenziometro.