Проверка диодов различных видов мультиметром

Проверка диодов различных видов мультиметром

Определение пригодности радиодеталей – основная процедура, проводимая при ремонте или обслуживании радиоэлектронной аппаратуры. И если с пассивными элементами все более или менее понятно, то активные требуют специальных подходов. Проверить сопротивление резистора или целостность катушки индуктивности не составляет труда.

С активными компонентами дело обстоит немного сложнее. Необходимо отдельно разобраться в том, как проверить диод мультиметром своими руками, учитывая, что это простейший и наиболее часто встречающийся полупроводниковый элемент электронных схем.

Диод диоду рознь

Стандартный диод представляет собой компонент электросети и выступает в роли полупроводника с p-n переходом. Его строение позволяет пропускать ток по цепи только в одном направлении — от анода к катоду (разные концы детали). Для этого нужно подать на анод «+», а на катод – «-».

Обратите внимание! Течь в обратном направлении, от катода к аноду, электрический ток в диодах не может.

Из-за такой особенности изделия, при подозрении на предмет поломки, его можно проверить тестером или мультметром.
На сегодняшний день в радиоэлектронике существует несколько видов диодов:

  • светодиод. При прохождении электрического тока через такой элемент он начинает светиться в результате трансформации энергии в видимое свечение;
  • защитный или обычный диод. Такие элементы в электросети выполняют роль супрессора или ограничителя напряжения. Одной из разновидностей данного элемента является диод Шоттки. Его еще называют как диод с барьером Шоттки. Такой элемент при прямом включении дает малое падение напряжения. В Шоттки вместо p-n перехода применяется переход металл-полупроводник.

Если обычные детали и светодиоды используются в превалирующем большинстве электроприборов, то Шоттки – преимущественно в качественных блоках питания (например, для таких приборов, как компьютеры).
Стоит отметить, что проверка обычного диода и Шоттки практически ни чем особым не отличается, так как проводится по одному и тому же принципу. Поэтому не стоит беспокоиться по данному вопросу, ведь принцип работы и Шоттки, и обычных диодов идентичен.
Обратите внимание! Здесь только стоит отметить, что Шоттки в большинстве случаев встречаются сдвоенными, размещаясь в общем корпусе. При этом они имеют общий катод. В такой ситуации можно эти детали не выпаивать, а проверить «на месте».

Являясь компонентом электронной схемы, такие полупроводниковые элементы довольно часто выходят из строя. Самыми распространенными причинами выхода их из строя бывают:

  • превышение максимально допустимого уровня прямого тока;
  • превышение обратного напряжения;
  • некачественная деталь;
  • нарушение правил эксплуатации прибора, установленных производителем.

При этом вне зависимости от причины потери работоспособности выход из строя может быть непосредственно обусловлен либо «пробоем», либо коротким замыканием.
В любом случае, если имеется предположение о выходе электросети из строя в зоне полупроводника, необходимо провести его диагностику с помощью специального прибора – мультиметра. Только для проведения таких манипуляций необходимо знать, как проверить диод с его помощью правильно.

Использование на практике

Выпрямители Шоттки используется в импульсных блоках питания, стабилизаторах напряжения, импульсных выпрямителях. Самыми требовательными по току – 10а и более – это напряжения 3,3 и 5 вольт. Именно в таких цепях вторичного питания приборы Шоттки используют чаще всего. Для усиления значений по току их включают вместе по схеме с общим анодом или катодом. Если каждый из сдвоенных диодов будет на 10 ампер, то получится значительный запас прочности.

Одна из самых частых неисправностей импульсных модулей питания – выход из строя этих самых диодов. Как правило, они либо полностью пробиваются, либо дают утечку. В обоих случаях неисправный диод нужно заменить, после чего проверить мультиметром силовые транзисторы, а также замерить напряжения питания.

Как проверить светодиод, стабилитрон, диод Шоттки мультиметром

Светодиоды проверяются таким же образом, как и силовые диоды – на сопротивление. При прямом подключении щупов прибора к светодиоду дисплей покажет небольшое сопротивление. При этом светодиод может иметь тусклое свечение. Если поменять щупы, то сопротивление перехода будет велико.

Диод Шоттки проверяется способом проверки обычного диода. Стабилитрон тоже проверяется в разных положениях электродов. Но этого для проверки стабилитронов недостаточно. Мультиметр может показать допустимые значения сопротивлений в обоих направлениях перехода, а напряжение стабилизации будет отличаться от необходимого значения.

Простая схема проверки стабилитрона

Для проверки напряжения стабилизации нужно собрать простейшую схему с токогасящим сопротивлением. Напряжение источника питания обычно берется на 2 – 3 В выше напряжения стабилизации стабилитрона. В качестве примера возьмем стабилитрон Д814Б с напряжением стабилизации 9 В и током стабилизации 5 ма. Ограничительный резистор можно приблизительно рассчитать по формуле:

R = U1-U2/I = 12 -9/0,005 = 600 Ом.

U1 – напряжение источника питания,

U2 – напряжение стабилизации стабилитрона,

I – номинальный ток стабилитрона.

Поставив такое сопротивление в схему проверки стабилитрона, меряют напряжение стабилизации на стабилитроне, оно должно быть 9 В с учетом отклонения + 0,5 – 1 В, то есть напряжение стабилизации должно иметь значение 8 – 9,5 Вольт.

Диод Шоттки

Общие понятия и устройство диода Шоттки

Такой элемент как диод Шоттки хотя и был изобретен достаточно давно но в обиходе радиолюбителей появился сравнительно недавно и обусловлено это стало тем что диод Шоттки имеет два очень важных и полезных свойства: во-первых очень большое быстродействие и во-вторых малое падение прямого напряжения на переходе.
Раньше эти два фактора особого значения не имели но в современной аппаратуре, работающей на более высоких частотах чем ранее, диод Шотки просто незаменим.

Давайте рассмотрим устройство диода Шоттки (его еще называют диод с барьером Шоттки).

Самое интересное в диоде Шоттки то что в нем нету p-n перехода (!). Вместо него сделан переход- металл-полупроводник (смотрим картинку)

Обозначения на рисунке: 1- подложка из полупроводника, 2- эпитаксиальная плёнка; 3 — контакт металл — полупроводник; 4 — металлическая плёнка; 5 — внешний контакт.

При прохождении электрического тока через такой переход избыток электронов будет распределяться по приконтактной области металлического вывода создавая своего рода барьер (его назвали барьер Шоттки) и за счет этого образуются выпрямительные свойства. Причем высоту барьера можно еще и изменять меняя тем самым свойства диода.

Обозначение диода Шоттки на схеме

На схемах диод Шоттки обозначается вот так:

Как проверить диод Шоттки

Как уже упоминалось выше диод Шоттки имеет малое падение напряжения на переходе: В то время, как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7V, германиевые около 0,4V, у диода Шоотки и того меньше- около 0,2V. А так как мультиметр при проверке показывает не что иное как падение напряжения на переходе то и показания будет малы: если при проверке обычных диодов показания мультиметра будут около 300. 400 для германиевых и 450. 650 для кремниевых диодов, то при проверке диода Шоттки мультиметр покажет 100. 150.

Недостатки диода Шоттки

Вот вроде всем диод Шоттки хорош: и при ВЧ токах работает и обратной емкости не имеет и падение напряжение на нем минимальное, но все-же при всех своих прелестях у диода Шоттки есть и недостатки:

Читайте также  Станок изгибающий трубы под углом

При кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя (КЗ — короткое замыкание), в отличие от обычных кремниевых p-n диодов, которые переходят в режим обратимого пробоя, и, при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности после падения напряжения, диод полностью восстанавливает свои свойства.

Диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых p-n диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. Для 30CPQ150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0,12 мА при +25 °C до 6,0 мА при +125 °C. У низковольтных диодов в корпусах ТО220 обратный ток может превышать сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125 °C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его катастрофическому перегреву.

Как выглядит диод Шоттки? Да как и самый обычный диод и определить его можно лишь по маркировке да по схемному обозначению

Диод Шоттки: принцип работы

От классического вида вентиль Шоттки отличается тем, что основу его работы составляет пара полупроводник-металл. Зачастую эта пара упоминается как барьер Шоттки. Этот барьер, кроме схожей с p-n переходом способности проводить электричество в одну сторону, обладает несколькими полезными особенностями.

Арсенид галлия и кремний – основные поставщики материала для производства электронного элемента в промышленных условиях. В более редких случаях используют драгоценные химические элементы: платина, палладий и им подобные.

Его графическое условное выражение на электрических схемах не совпадает с классическими диодами. Маркировка электронных элементов похожа. Также встречаются двойные диоды в виде сборки.

Важно! Двойной диод – это пара диодов, совмещенных в общем объеме.

Сдвоенный диод с барьером Шоттки

У сдвоенных вентилей выходы катодов или анодов совмещены. Отсюда следует, что такое изделие обладает тремя концами. Сборки с общим катодом, например, работают там, где требуются импульсные блоки питания. Диоды Шоттки с общим анодом используются существенно реже.

Диоды находятся в едином корпусе и используют для их изготовления одну технологию производства, поэтому по набору своих параметров они как близнецы-братья. Температура работы у них тоже одинаковая, т.к. находятся в общем пространстве. Данное свойство значительно уменьшает необходимость их замены из-за потери работоспособности.

Самые важные отличительные свойства рассматриваемых вентилей – это незначительное прямое падение напряжения (до 0,4 В) в момент перехода и высокое время срабатывания.

Однако упомянутая величина падения напряжения обладает узким диапазоном прикладываемого напряжения – не более 60 В. И сама эта величина мала, что задаёт достаточно узкий спектр применения данных диодов. Если напряжение превысит указанную величину, барьерный эффект исчезает, и диод начинает работать в режиме обычного выпрямительного диода. Обратное напряжение для большинства из них не выходит за рамки 250 В, однако существуют образцы с величиной обратного напряжения 1,2 кВ.

При проектировании электрических схем проектировщики частенько на принципиальных схемах диод Шоттки не выделяют графически, однако в спецификации к заказу указывают на его использование, прописывая в типе. Поэтому при заказе оборудования на это нужно обращать пристальное внимание.

Из неудобств в работе с вентилями с барьером Шоттки необходимо отметить их чрезвычайную «нежность» и нетерпимость к малейшему, даже очень короткому по времени превышению номинала обратного напряжения. В этом случае они просто выходят из строя и больше не восстанавливаются, что, в сравнении с кремниевыми диодами, не идёт им на пользу, т.к. последние обладают свойством самовосстановления, после чего могут продолжать работать в обычном режиме, не требуя замены. Также нельзя забывать, что обратный ток в них критически зависит от градуса перехода. При появлении значительного значения обратного тока, пробоя не избежать.

Повышенная рабочая частота вследствие незначительной емкости переходных процессов и короткого периода восстановления по причине серьёзного быстродействия – те положительные свойства, позволяющие использовать данные диоды, например, радиолюбителям. Также применяют их на частотах, достигающих нескольких сотен кГц, например, в импульсных выпрямителях. Большое количество произведённых диодов уходит для использования в микроэлектронике. Современный уровень развития науки и промышленности дозволяет использовать в процессе изготовления вентилей с барьером Шоттки нано технологии. Созданные таким образом вентили применяют для шунтирования транзисторов. Данное решение серьёзно увеличивает срабатывание последних.

Диоды Шоттки в источниках питания

В компьютерных блоках питания очень часто расположены вентили Шоттки. Пятивольтовое напряжение обеспечивает серьёзный ток в десятки ампер, что для низковольтных систем питания является рекордом. Для этих блоков питания и применяют вентили Шоттки. В основном, используются сдвоенные диоды с единым катодом. Ни один качественный современный питающий блок компьютеров не обходится без такой сборки.

Диагноз. «Перегоревший» питающий блок электронного устройства чаще всего означает необходимость замены сгоревшей сборки Шоттки. Причины неисправности всего две: увеличенный ток утечки и электрический пробой. При наступлении описанных состояний электрическое питание на компьютер перестаёт подаваться. Защитные механизмы сработали. Рассмотрим, как это происходит.

Напряжение на входе компьютера отсутствует на постоянной основе. Блок питания полностью заблокирован вшитой в компьютер защитой.

Бывает «непонятная» ситуация: вентилятор охлаждения то начинает работать, то опять характерный шум пропадает. Это означает, что напряжение на входе компьютера (выходе питающего блока) то появляется, то исчезает. Т.е. защита отрабатывает периодические ошибки, но блокировать полностью источник не спешит. Появился неприятный запах, идущий от горячего блока? Диодный блок точно требует замены. Ещё один способ домашней диагностики: при большой нагрузке центрального процессора питающий блок отключился сам по себе. Это признак утечки.

После ремонта блока питания, связанного с заменой сдвоенных диодов Шоттки, необходимо «прозвонить» и транзисторы. При обратной процедуре диоды также требуют проверки. Особенно это правило актуально, если причиной ремонта стала утечка.

Методика проверки

Цифровые мультиметры проверяют диоды и стабилитроны очень точно. Если есть предназначенный для этого режим, то тестер также покажет значение пробивного напряжения. При использовании стрелочного мультиметра проверить диод можно на сопротивление в режиме омметра. Перед этим следует выставить стрелку тестера на ноль. Для этого следует:

  • перемкнуть щупы прибора;
  • поворотом специального регулятора выполнить настройку;
  • если не удаётся выставить стрелку на ноль, то необходимо заменить элементы питания пробника.

Чтобы проверить мультиметром стабилитрон, следует присоединить красный щуп к аноду, а чёрный — к катоду. Вначале следует замерить сопротивление детали. Оно должно составлять от 500 до 1 тыс. Ом. Проверка по пробивному напряжению имеет свои особенности в силу конструкции стабилитрона. Основное назначение последнего — поддержание постоянного значения напряжения в цепи, параллельно которой подключена деталь.

По этой причине проверка этого полупроводникового прибора может вызывать трудности, поскольку пробивное напряжение способно оказаться меньше. Из-за этого иногда делают ошибочный вывод о неисправности стабилитрона.

Более точную проверку можно осуществить, если собрать простую цепь. В неё входят регулируемый источник тока и ограничительный резистор. Исправным считается такой стабилитрон, на клеммах которого напряжение остаётся неизменным.

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

Как уже говорилось, прямое падение напряжения Forward voltage drop у диодов с барьером Шоттки очень мало. Так обеспечивается минимальная собственная емкость диода Шоттки, что делает возможным с большей эффективностью использовать его в устройствах с высокими и сверхчастотами. Возможно, дело связано именно с диодами, и каждый может разобрать процессор и посмотреть, что внутри случилось.

Между металлом и полупроводником возникнет электрическое поле, тормозящее и возвращающее обратно основные носители заряда полупроводника. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех.

Использование диодов Шоттки в мостах обусловлено низким падением напряжения на диоде, что влечет за собой меньшие потери на мосту и снижает его нагрев.

Осмотреть на предмет механических повреждений, присутствия следов разрушительных химических реакций.

Если в полупроводнике или диодном мосту возникнет обрыв, тогда он вообще перестанет пропускать ток.

Технология изготовления этих электронных элементов очень проста, поэтому он и является самым дешевым. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

Вследствие технологии изготовления и на основе описанного принципа действия, — диоды Шоттки имеют малое падение напряжения в прямом направлении, значительно меньшее чем у традиционных p-n-диодов. При идентичных параметрах собранных таким образом элементов обеспечивается надежность работы всего устройства, в первую очередь, за счет единой температуры.
Последовательное соединение диодов

Читайте также  Обозначение в электрике

Как определить работоспособность диодного моста

Автомобилю нужна электроэнергия – для систем кондиционирования (наряду с энергией двигателя), дворников, освещения наружного и внутреннего. Нагружать постоянно аккумулятор, что делается во время стоянки, не экономично. Задача решается подключением синхронного генератора переменного тока к валу двигателя. Ранее пользовались коллекторной схемой. Но щётки не переносят тряски, возникала необходимость частого обслуживания.

Ныне устанавливают трёхфазные генераторы. Т.к. обороты постоянно скачут, постоянство выходных характеристик поддерживают изменением тока подпитки ротора. В результате напряжённость переменного магнитного поля статора отслеживает каждое изменение работы мотора. Расплата – нестабильность выходного напряжения. Его выпрямляют и фильтруют, используя схему диодного моста Ларионова.

Глубокие технические подробности избыточны, ограничимся лёгкими знаниями:

  1. При любом способе соединения обмоток генератора, выходных точек три. Каждая посредством диода замыкается на массу в отрицательный полупериод, а на потребителей сети авто – в положительный.
  2. Итого, диодов получается шесть.
  3. Мост представляет собой две изолированных друг от друга серповидных плоскости, выполненные из прочного сплава. На каждой лежат три диода, электрические соединения проводятся согласно схеме (см. рисунок).

Схема соединений на трёхфазном диодном мосте

  1. Три диода прозваниваются попарно с нулевым сопротивлением между катодом (отрицательная полярность) и анодом (положительная полярность). Сюда выходят клеммы генератора.
  2. Две тройки диодов (лежащие в одной серповидной плоскости) звонятся между собой катодами или анодами. В зависимости от того, какой электрод выдаёт короткое замыкание, определяют ветвь – нагрузочная или уходящая на массу.

Создав правильную схему раскладки электрических соединений, начинают проверку каждого диода по отдельности. Ветвь, идущую на массу, тестируют со стороны генератора, другую – со стороны нагрузки. Направление известно из схемы Ларионова. Проверяем диодный мост мультиметром, касаясь красным щупом основания чёрной стрелки (см. рисунок) каждого элемента, черным – острия того же элемента. Одновременно проверяют изоляцию контактов с серповидным плоскостями, в т.ч. соседней. По полученным данным оценивают необходимость продолжения поиска неисправности.

Вывод: диод, не выпаивая, проверяют мультиметром на грубой конструкции вроде моста генератора автомобиля. Прозвон электронной платы сложнее. Любую проверку проводят щупами специальной формы. Для грубых конструкций берут захваты-крокодилы, материнскую плату проверяют тонкими игловидными пробниками. В последнем случае появляется шанс прозвонить диод мультиметром на плате под напряжением с риском спалить тестер.

Надеемся, что теперь читатель понял, как проверить диод мультиметром.