Электроника:Полупроводники/Диоды и выпрямители/Проверка диодов мультиметром

Содержание

Теория

Практика

Проверка знаний

Рецепты

Эксперименты

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Перевод: Макаров В. (valemak)

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Проверка диодов мультиметром

Использование диодной полярности

Умение определять полярность (где катод, а где анод) и основные характеристики диода – весьма важный навык для любителя электроники или техника. Поскольку мы знаем, что диод, по сути, это всего лишь односторонний клапан для электричества, данную однонаправленность имеет смысл проверить с помощью омметра постоянного тока (с батарейным питанием), как показано на рисунке 1 ниже. При однонаправленном подключении к диоду измерителя должно показывать очень низкое сопротивление (рисунок 1.а). Разнонаправленное подключение к диоду другой стороной покажет очень высокое сопротивление (рисунок 1.б) (на дисплее высветится «OL» на некоторых моделях цифровых измерителей).

Рис. 1. Определение полярности диода: (а) Низкое сопротивление указывает на прямое включение, чёрный провод подсоединён к катоду, а красный – к аноду (для большинства измерителей). (б) Реверсивное подсоединение проводов покажет высокое сопротивление, указывающее на обратное включение.

Как определить полярность диода?

Использование мультиметра

Само собой, чтобы определить, какой конец диода является катодом, а какой – анодом, необходимо с уверенностью знать, какой измерительный провод измерителя является положительным (+), а какой - отрицательным (-) при переключении прибора в режим для измерения сопротивления. В большинстве цифровых мультиметров, которые я видел, красный провод является положительным, а чёрный провод – отрицательным, когда девайс настроен на измерение именно сопротивления, в соответствии со стандартным соглашением о цветовой кодировке электроники. Однако не факт, что это справедливо для любого счётчика. На многих аналоговых мультиметрах, например, фактически чёрные выводы положительные (+), а красные – отрицательные (-), когда прибор включён в режим определения сопротивления, потому что так проще сконструировать прибор!

Проблемы тестирования диодов при использовании омметра

Одна из проблем при использовании омметра для проверки диода заключается в том, что полученные показания имеют только качественную, а не количественную ценность. Другими словами, омметр только говорит вам, как именно ориентирован диод; само же значение низкого сопротивления, полученное во время замера, бесполезно.

Если омметр показывает значение, допустим, «1,73 Ом» при прямом включении диода, данное конкретное значение не даёт информации, полезной для нас, техников или проектировщиков схем. Это не даст представления ни о прямом падении напряжения, ни о каком-либо «объёмном» сопротивлении в полупроводниковом материале самого диода. Скорее, это просто число, как-то зависящее от обеих величин, и оно будет существенно варьироваться в зависимости от конкретного омметра, используемого для снятия показаний.

Тестирование диода цифровым мультиметром

По этой причине некоторые производители цифровых мультиметров оснащают свои измерители специальной функцией «Проверка диода», которая отображает фактическое прямое падение напряжения на диоде в вольтах, а не значение сопротивления в омах. Эти измерители работают, пропуская через диод небольшой ток и измеряя падение напряжения между двумя измерительными проводами:

Рис. 2. Измеритель с функцией «Проверка диода» отображает прямое падение напряжения 0,548 В вместо низкого сопротивления.

Прямое напряжение диода

Показания прямого напряжения, полученные с таким измерителем обычно будет меньше, чем «стандартные» 0,7 вольта для кремния и 0,3 вольт для германия, так как ток, подаваемый мультиметром при измирении кратно меньше, чем нужно для достижения пикового прямого напряжения.

Альтернативные способы проверки диодов

Если под рукой не оказалось мультиметра с функцией «Проверка диода» или нужно измерить прямое падение напряжения на диоде при некотором нетривиальном токе, можно использовать схему, которая может быть построена с использованием батареи, резистора и вольтметра:

Рис. 3. Измерение прямого напряжения диода без функции измерителя «Проверка диода»: (a) Принципиальная схема. (б) Графическая диаграмма.

Если подключить диод к этой испытательной цепи в обратном направлении, вольтметр просто покажет полное напряжение батареи.

Если бы эта схема была спроектирована для обеспечения постоянного (или почти постоянного) тока через диод, несмотря на изменения прямого падения напряжения, её можно было бы использовать в качестве основы прибора для измерения температуры, ибо напряжение, измеренное на диоде, обратно пропорционально температуре диодного перехода. Конечно, ток диода должен быть минимальным, чтобы избежать самонагрева (диод рассеивает значительное количество тепловой энергии), что может помешать корректному измерению температуры.

Прочие соображения о мультиметрах

Помните, что некоторые цифровые мультиметры, оснащённые функцией «Проверка диодов», могут выдавать очень низкое испытательное напряжение (менее 0,3 В) при установке на обычную функцию «Сопротивление» (Ом): оно будет слишком мало, чтобы полностью разрушить область обеднения P-N-перехода.

Основная идея в том, что функция «Проверка диода» должна использоваться для тестирования полупроводниковых устройств, а функция «Сопротивления» – для чего-либо ещё. Используя очень низкое испытательное напряжение для измерения сопротивления, техническому специалисту легче измерить сопротивление неполупроводниковых компонентов, подключённых к полупроводниковым компонентам, поскольку переходы полупроводниковых компонентов не будут включены в прямом направлении при таких низких напряжениях.

Пример тестирования

Рассмотрим пример резистора и диода, соединённых параллельно, припаянных на печатной плате. Обычно необходимо отпаять резистор от схемы (отсоединить его от всех других компонентов) перед измерением его сопротивления, в противном случае любые параллельно соединённые компоненты повлияют на полученные показания. При использовании мультиметра, который выдает очень низкое испытательное напряжение на щупы в режиме «Сопротивление», P-N-переход диода не будет иметь достаточного напряжения, приложенного к нему, чтобы стать включённым в прямом направлении, и будет пропускать лишь незначительный ток. Следовательно, измеритель «видит» диод как обрыв цепи и регистрирует только сопротивление резистора:

Рис. 4. Омметр с низким испытательным напряжением (< 0,7 В) не видит диодов, что позволяет измерять параллельные резисторы.

Если бы такой омметр использовался для проверки диода, он показал чересчур высокое сопротивление (много мегаомов), даже если он подключён к диоду в «правильном» (прямо смещённом) направлении:

Рис. 5. Омметр с небольшим тестовым напряжением, слишком низким для прямого включения диодов, в результате чего последние не видны для измерителя.

Сила обратного напряжения диода не так легко проверить, потому что превышение ПОН нормального диода обычно приводит к его разрушению. Однако специальные типы диодов, которые предназначены для «пробоя» в режиме обратного включения без повреждений (так называемые стабилитроны), которые испытываются с той же схемой батарея/резистор/вольтметр, при условии, что источник питания подаёт высокое напряжение, достаточное для того, чтобы заставить диод попасть в область пробоя. Подробнее об этом в следующем разделе этой главы.

Итог

• Для качественной проверки работы диода можно использовать омметр. В одном направлении должно быть низкое сопротивление, а в другом – очень высокое. При использовании омметра для этой цели убедитесь, что известно, какой измерительный провод положительный, а какой отрицательный! Фактическая полярность может не соответствовать цвету проводов, как можно было ожидать, в зависимости от конкретной конструкции измерителя.
• Некоторые мультиметры предоставляют функцию «Проверки диода», которая отображает фактическое прямое напряжение диода, когда он проводит ток. Такие измерители обычно показывают немного более низкое прямое напряжение, чем «номинальное» для диода, из-за очень небольшого тока, используемого во время проверки.