Как проверять транзисторы тестером – отвечаем

О проверке полевых транзисторов импульсных цепей питания

При эксплуатации видеокарт с повышенной нагрузкой (например, при майнинге) иногда возникают ситуации, когда они выходят из строя. Частой причиной их поломки является неисправность элементов цепей питания. В случае, если какие-то транзисторы, конденсаторы или другие детали сгорели с образованием короткого замыкания, от пожара должен спасать блок питания, точнее его защита от КЗ (высокого тока).

Как правило, если у видеокарты имеется короткое замыкание по цепям, идущим от разъема дополнительного питания +12V, либо по напряжениям +3.3V/+12 со слота PCI-E, срабатывает защита блока питания и компьютер не включается. Если БП не имеет такой защиты, либо она не работает, то последствия могут быть очень печальными: появление возгораний, прогаров и других проблем, которые очень тяжело устранить.

В то же время, неисправность цепей питания видеокарт, не сопровождающаяся прогарами, достаточно легко устраняется даже специалистами среднего уровня подготовки.

В данной статье рассматривается последовательность действий по проверке исправности полевых транзисторов фаз питания видеокарт, которые приводят к срабатыванию защиты блока питания компьютера.

Выявление причин неисправности видеокарты, которая не дает компьютеру включиться

При установке видеокарты с коротким замыканием по питанию в материнскую плату (либо в райзер), при включении компьютера блок питания уходит в защиту.

Для уточнения причин неисправности в первую очередь нужно проверить сопротивление на разъеме дополнительного питания +12 вольт и контактах +3.3 и +12 вольт на контактах PCI-E видеокарты.

Если сопротивление очень мало или равно нулю, то это свидетельствует о выходе из строя каких-то элементов в цепях питания видеокарты.

Для нахождения причин проблемы нужно произвести внимательный осмотр деталей на плате на предмет потемнений, повреждений, обуглений и других отклонений от нормы.

Частой причиной короткого замыкания является использование некачественных керамических конденсаторов в цепях питания. Они иногда выходят из строя с образованием участка с очень малым сопротивлением. Подробнее о таких проблемах можно прочитать в статье «Устранение типичной неисправности в цепи питания Sapphire Radeon RX400/500-й серий».

Если визуальный осмотр не дает никаких результатов, нужно приступать к проверке сопротивлений подозрительных электронных элементов в цепях питания видеокарты.

Наиболее частой причиной появления проблем, связанных с появлением коротких замыканий, являются пробои полевых транзисторов фаз питания. Точно проверить их исправность можно только выпаяв их с печатной платы, хотя у пробитого полевого транзистора выявить короткое замыкание можно и не снимая его с платы. Для оценки состояния полевых транзисторов используется измерение сопротивления, а также падение напряжения между выводами.

О роли полевых транзисторов в импульсных источниках питания

В современных видеокартах в качестве ключевых элементов импульсных фаз питания чаще всего используются n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором.

Полевые транзисторы являются электронными ключами, обеспечивающими работу фаз питания видеокарт (картинка с сайта techpowerup):

Это активные электронные компоненты с МОП-структурой (металл-окисел-полупроводник), в которых используется полевой эффект.

На английском языке их называют MOSFET-транзисторами (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor):

MOSFET-транзисторы еще называют МДП-транзисторами (структура метал-диэлектрик-полупроводник), МОП-транзисторами (структура метал-окисел-полупроводник).

Упрощенная структура n-канального полевого транзистора:

N-канальные транзисторы имеют три вывода:

• G-gate (затвор) — служит для управления состоянием транзистором (аналог сетки электронных ламп или базы на биполярных транзисторах);
• D-drain (сток) — является входом управляемой электрической цепи (аналог коллектора биполярных транзисторов);
• S-source (исток) — выход управляемой электроцепи (аналог эмиттера у биполярных транзисторов).

Типовая электрическая схема N-канального полевого MOSFET-транзистора:

Как видно из схемы, между истоком и стоком n-канального полевого транзистора (иногда) включается диод. Это элемент, который должен защищать транзистор от всплесков обратного напряжения, вызванных переходными процессами на индуктивной нагрузке фаз питания при выключении транзистора. Он должен гасить на себе всплеск напряжения от катушки индуктивности в момент закрытия транзистора.

MOSFET-транзисторы выпускаются в четырех видах корпусов:

• для поверхностного монтажа — TO-263, TO-252, MO-187, SO-8, SOT-223, SOT-23, TSOP-6 и другие;
• с проволочными выводами — TO-262, TO-251, TO-274, TO-220, TO-247 и другие;
• DirectFET — DirectFET M4, DirectFET MA, DirectFET MD, DirectFET ME, DirectFET S1, DirectFET SH и другие;
• PQFN — PQFN 2×2, PQFN 3×3, PQFN 3.3×3.3, PQFN 5×4, PQFN 5×6 и другие.

Виды корпусов MOSFET-транзисторов:

Чтобы проверить полевые транзисторы, нужно знать хотя бы на базовом уровне их устройство, принцип работы, назначение выводов и какое сопротивление должно быть между ними в выключенном состоянии.

Как работают ключевые MOSFET-транзисторы в фазах питания импульсных цепей питания

N-канальные транзисторы обычно открываются путем подачи на затвор положительного потенциала.

Упрощенный пример подключения нагрузки через MOSFET-транзистор (Enhancement-типа):

В данной схеме для того, чтобы n-канальный MOSFET-транзистор заработал, к его стоку(drain) необходимо подать позитивное напряжение Vdd, а на затвор (gate) — минимальное напряжение Vg. После этого n-канал между стоком-истоком откроется, по нему потечет ток от стока (+Vdd) к истоку (минусовой вывод) — транзистор перейдет во включенное, открытое состояние.

Иллюстрация работы n-канала, образующегося при открытии MOSFET-транзистора:

Чтобы выключить MOSFET, нужно отключить напряжение Vdd или Vg.

Более подробно о работе импульсных фаз питания можно почитать в статье «Как работает VRM материнских плат».

Как омметром проверить полевой транзистор?

Исходя из логики работы рассмотренного полевого транзистора, в закрытом состоянии он не должен проводить ток между стоком-истоком, то есть его сопротивление должно быть очень велико.

В связи с тем, что между выводами сток-исток включен диод, сопротивление между этими выводами будет значительно отличаться при разной полярности щупов омметра. Если к истоку (source) подключить плюсовой вывод, а на сток (drain) — минус, то сопротивление будет очень маленьким — оно должно соответствовать внутреннему сопротивлению диода (здесь можно измерять падение напряжения на его переходе). При обратной полярности (на истоке — минус, ан стоке — плюс) сопротивление должно быть очень большим.

Сопротивление между затвором и стоком, а также затвором-истоком должно быть очень большим, так как затвор электрически изолирован от других выводов.

При подаче на затвор небольшого положительного потенциала (например, от плюсового вывода щупа мультиметра) транзистор должен открываться, а сопротивление между всеми выводами — падать практически до нуля (в связи с этим поведение открытого полевого транзистора похоже на пробитый элемент с коротким замыканием). Закрыть транзистор после этого можно путем подачи отрицательного потенциала на затвор.

Для исключения влияния других электронных элементов, лучше всего транзисторы проверять в отпаянном от платы состоянии. Так как это не всегда удобно делать, то оценить состояние транзисторов приходится не снимая их с видеокарты (другого устройства). Перед проверкой следует обнулить заряд затвора (G), кратковременно замкнув его с истоком (S).

Для этого мультиметром в режиме измерения сопротивления измеряется его значение между стоком (drain) — истоком (Source). Если щуп минуса находится на стоке (drain, подложка MOSFET-а), а плюс — на истоке (S), то транзистор, находящийся в закрытом состоянии должен показывать высокое сопротивление (что соответствует падению напряжения, равному сотням милливольт).

В качестве практического примера проверки полевых транзисторов VRM рассмотрим видеокарту Nvidia GeForce GTX950.

Практическая проверка полевых транзисторов на печатной плате видеокарты

На видеокарте Nvidia GeForce GTX950 (модель Strix от фирмы ASUS) используется 4 фазы питания GPU и 1 фаза для VRAM (аналогичная схемотехника используется и во некоторых других видеокартах Nvidia).

Четыре фазы питания GPU у видеокарты GeForce GTX950 собраны на транзисторах M3056M (две штуки, формирующие нижнее плечо фазы питания) и одного M3054M (верхняя фаза). Три фазы управляются ШИМ-контроллером uP9501P (справа вверху на изображении), еще одна — uP1959R:

Одна фаза питания памяти видеокарты Nvidia GeForce GTX950 состоит из двух полевых транзисторов M3056M и одного M3054M под управлением ШИМ-контроллера uP1541P:

Полевые транзисторы M3056M выпускаются в корпусе с восемью выводами типа QFN-8. Это N-канальные MOSFET-транзисторы со следующими параметрами:

• напряжение сток-исток, при котором наступает пробой (BVDSS) = 30V;
• сопротивление сток-исток открытого канала (RDSON) = 4.2 mΩ;
• максимальный продолжительный, непрерывный ток стока (Id) = 103A.

Полевые транзисторы M3054M имеют следующие параметры:

• напряжение сток-исток, при котором наступает пробой (BVDSS) = 30V;
• сопротивление сток-исток открытого канала (RDSON) = 4.8 mΩ;
• максимальный продолжительный, непрерывный ток стока (Id) = 97A.

Распиновка полевых транзисторов M3054M/M3056M:

Для проверки этих транзисторов нужно замерить сопротивление в обоих направлениях (падение напряжения) между выводами сток-исток (drain-source) — оно должно быть очень большим при включении плюсового щупа на исток и показывать сопротивление диода при обратном соединении. Иногда защитный диод отсутствует, поэтому сопротивление в обеих направлениях большое.

Для уменьшения времени, затрачиваемого на проверку ключевых транзисторов фаз питания следует учитывать, что наиболее часто выходят из строя транзисторы, работающие в качестве верхнего ключа.

У видеокарты GeForce GTX950 при первоначальной диагностике было диагностировано аномально низкое сопротивление по линии +12 вольт из слота PCI-E (около 6 Ом)

Измерение сопротивления транзисторов фаз питания GPU показало пробой транзисторов M3054M (верхние плечи) двух фаз питания, расположенных ближе к разъему PCI-E (сопротивление около 6 Ом в обеих направлениях), а также одного транзистора M3056M нижнего плеча (сопротивление 0.5 Ом в обеих направлениях). Такие же исправные транзисторы двух верхних фаз на плате показывали сопротивление, близкое к бесконечности.

Неисправные транзисторы фаз питания, выявленные путем измерения сопротивления сток-исток на печатной плате видеокарты:

После выпаивания и замены неисправных транзисторов аномально низкое сопротивление по линии +12 вольт со слота PCI-E, приводящее к срабатыванию защиты в блоке питания ушло. Обычно при такой неисправности вылетает и ШИМ-контроллер, который рекомендуется заменить, даже если он чудом выжил.

Заключение

Чтобы избежать выхода из строя полевых транзисторов фаз питания, работающих в импульсном режиме, нужно обеспечить выполнение следующих условий:

• значения напряжений, возникающих на участках затвор-исток (Ugs), сток-исток (BVDSS), а также ток Id, проходящий через транзистор, не должны выходить за лимиты, предусмотренные в datasheet. При этом нужно учитывать импульсы, вызванные нелинейными процессами в источниках питания, в том числе те, которые гасятся варисторами/термисторами;
• при работе транзисторов должен быть обеспечен оптимальный температурный режим, не выходящий за рамки предусмотренных производителем ограничений. В связи с этим при майнинге не стоит жалеть вентиляторов видеокарт, которые по умолчанию настроены на работу с минимальным шумом. Для уменьшения температуры на видеокартах при майнинге и во время других интенсивных режимов нужно использовать сторонние утилиты, управляющие их системой охлаждения;

При поиске неисправностей в импульсных фазах питания стоит учитывать, что наиболее частой причиной выхода из строя MOSFET-транзистора является короткое замыкание (пробой) между истоком и стоком. При этом внутри транзистора очень сильно поднимается температура, расплавляется кристалл и металлические элементы, что может повредить близлежащие электронные элементы и прожечь печатную плату вместе с проводящими слоями.

Для уменьшения вероятности пробоя транзисторов следует обеспечивать запас по напряжению BVDSS у транзисторов фаз питания, в расчете на возможное повышение рабочего напряжения во время бросков тока/пиковых нагрузок. Это важно учитывать при ремонте и замене неисправных полевых транзисторов на аналоги. Кроме того, для обеспечения щадящего режима работы транзисторов фаз питания, в импульсных цепях питания должны быть установлены необходимые сглаживающие и блокировочные конденсаторы (в рабочем состоянии).

Вам также может понравиться

Видеокарты GeForce RTX 3070 Ti и 3080 Ti в майнинге

12 июня, 2021

Как проверять транзисторы тестером – отвечаем

Перед использованием транзистора всегда рекомендуют проверять его исправность. Для этого применяют различные приборы, но наиболее удобный и точный – мультиметр, о котором мы подробно рассказали в одном из предыдущих материалов. А сейчас расскажем, как правильно проверять мультиметром транзисторы разных типов.

Что такое транзистор и зачем его проверять

Транзисторы – важные элементы электрических схем и плат приборов, потребляющих ток. Эта радиоэлектронная конструкция позволяет управлять потоком электричества в сети. Технически она представляет собой полупроводниковый триод с тремя контактами. Регулирующее действие прибора основано на переходе «электрон-дырка». В зависимости от конструкции и соответствующего принципа работы различают два типа транзисторов:

. Основан на двух каналах движения частиц, а области чередующейся проводимости могут располагаться двумя способами: «дырка – электрон – дырка» (PNP) или «электрон – дырка – электрон» (NPN). Различают также аналоговые (для обычной электротехники), цифровые (для электроники) и гибридные (для силовых систем, поэтому их также называют силовыми) модели биполярных транзисторов. Они имеют три вывода: коллектор, эмиттер и базу, представляющие собой длинные тонкие штыри, торчащие из корпуса устройства. Их обозначают буквами «К», «Б» и «Э» соответственно. . Его также называют полевым. Это более простая конструкция, в которой ток проходит только через один узкий канал. Измерение основано не на паре «электрон-дырка», а только на одном элементе из этой пары. Во время прозвона прибора внутри этого канала изменяется напряжение. Разница между входным и выходным значением характеризует состояние устройства. Устройство также имеет три вывода-штыря: сток (обозначается буквой «С» и соответствует в схемах прозвонки коллектору биполярной модели), исток («И», соответствует эмиттеру) и затвор («З», соответствует базе).

Проверять транзистор лучше всякий раз перед тем, как встроить его в плату или схему. Это намного проще, удобнее и безопаснее, чем потом пытаться найти и устранить поломку в готовой, собранной электрической цепи или электронике. Прозвонить нужно и новые, только что купленные устройства, и изделия, извлеченные из оборудования или найденные среди старых запасов. Вполне реальны ситуации, когда в партии триодов, поставленной в магазин с завода электроники, имеется значительный процент брака.

Как проверить мультиметром биполярный транзистор

Биполярные транзисторы распространены больше полевых, поэтому особенно важно знать, как правильно проверить их перед эксплуатацией. Алгоритм прозвона устройств PNP-типа, представленных здесь как встречно подключенные диоды, следующий:

1. Подключаем к мультиметру щупы. Для прозвона черный щуп нужно вставить в разъем COM (отрицательный полюс), а красный – в разъем «VΩmA» (положительный полюс). Выставляем регулятор на передней панели прибора в режим прозвонки или измерения сопротивления в пределах 2 кОм.
2. Подносим черный щуп к выводу «Б», красный – к ножке «Э» транзистора. Если транзистор исправен, сопротивление перехода будет находиться в пределах от 0,6 до 1,3 кОм. Точно так же замеряем выводы «Б» (черный щуп) и «К» (красный щуп). Нормальный диапазон сопротивления перехода для этой пары тоже 0,6–1,3 кОм.
3. Если хотя бы в одном из этих двух замеров указанная величина будет меньше 0,6 кОм, транзистор неисправен. Тогда меняем щупы местами: красный вставляем в разъем COM, а черный – в «VΩmA» и повторяем замеры выводов транзистора. Если прибор исправен, сопротивление будет минимально.
4. Иначе на дисплее будет единица. Это значит, что прибор не может измерить значения такого уровня. В этом случае транзистор неисправен, применять его в текущем состоянии нельзя, он требует замены или, по возможности, ремонта.

Аналогичным способом проверяют биполярные транзисторы NPN-типа, представленные здесь как обратно подключенные диоды. Важное отличие – только в подключении щупов. Сначала черный щуп подключают к разъему COM, а красный – к «VΩmA», черный щуп подносят к выводу «Э», а красный – к выводу «К». Затем меняют местами гнезда на мультиметре, подносят красный щуп к ножке «К», а черный – к ножке «Б». В обоих случаях об исправности триода говорит сопротивление в интервале от 0,6 до 1,3 кОм.

Как проверить мультиметром униполярный транзистор

Униполярные (полевые) транзисторы встречаются реже биполярных, но все равно полезно знать, как проверять их исправность. Для элементов, основанных на n-канале (электрон), применяют следующий алгоритм тестирования:

1. Нужно подключить щупы, вставив их в разъемы мультиметра аналогично тому, как это описано для прозвона биполярного транзистора. Затем так же нужно выбрать режим прозвонки (только прозвонки, режим измерения сопротивления здесь не подойдет), повернув колесо регулятора на передней панели мультиметра.
2. Черный провод подносят к ножке «С», а красный – к выводу «И» на транзисторе. Следует зафиксировать полученное показание. Затем красным щупом касаются вывода «З» (так мы частично открываем канал, по которому проходит ток), при этом в норме получается значение меньше, чем в первом случае.
3. Далее проход необходимо закрыть. Для этого черным щупом касаются ножки «З», красным – вывода «И». Если транзистор исправен, мультиметр покажет исходное значение, зафиксированное после первого измерения. Если прибор сломан, второе значение будет таким же, как первое, или больше (частичного открытия не вышло), или третье будет отличаться в ту или иную сторону от первого (канал не закрылся).

Этот же алгоритм используют, чтобы проверить полевые транзисторы, основанные на p-канале (дырка). Единственная разница в том, что в самом начале щупы на мультиметре нужно подключить наоборот: черный вставить в разъем «VΩmA», красный – в COM.

Часто спрашивают, как проверить мультиметром IGBT-транзистор. Это другое название смешанной модели – разновидности биполярных устройств, сочетающих элементы аналоговых и цифровых конструкций. Для них актуален алгоритм полевых моделей, нужно только учитывать, что коллектору соответствует вывод «С» (сток), а эмиттеру – вывод «И» (исток). PNP-типы тестируют по схеме для n-канала, NPN-модели – как для p-канала.

Часто задаваемые вопросы

Как проверить транзистор на плате без выпаивания?

Теоретически – по тем же алгоритмам, что и транзисторы, не включенные в схему или плату. Однако на практике без выпаивания прозвонить устройство очень трудно. Для полевых моделей такой возможности нет вообще – касаться прибора щупами вы можете, но показания будут некорректны. Биполярные транзисторы без выпаивания дают более адекватные значения, но и они нередко далеки от отражающих настоящее состояние прибора. Поэтому выпаивать транзистор, скорее всего, придется. Так что проверяйте исправность элементов до того, как вы встроите их в электрические схемы или платы.

Как проверить транзистор большой мощности?

Транзисторы большой мощности – как правило, биполярные гибридные (силовые). Их коллектор рассчитан на ток до 100 ампер, мощность таких устройств может достигать 100 ватт. Но в плане проверки исправности действует общий алгоритм для всех моделей биполярной конструкции, приведенный выше. Если вы ставите мультиметр в режим прозвонки, отличий нет никаких; если выбираете режим проверки сопротивления, следует выставить соответствующий максимальный уровень этого параметра, указанный в технической документации проверяемого транзистора.

Как проверить строчный транзистор?

Строчный транзистор (строчной развертки) – один из важнейших элементов телевизоров, обеспечивающий формирование качественного изображения на экране. Технически это, как правило, биполярные конструкции PNP-типа, поэтому для их проверки подходит соответствующий алгоритм. Основная проблема в том, что строчный элемент обычно на момент поломки уже впаян в плату. Если выпаивать его очень не хочется, попробуйте прозвонить, как есть – возможно, значения все-таки окажутся корректными. В противном случае придется выпаивать транзистор строчной развертки из платы телевизора.

Как проверить составной транзистор?

Составная модель также называется транзистором Дарлингтона. Она состоит из двух элементов в общем корпусе. Мультиметром такую конструкцию проверить невозможно – вы можете касаться выводов щупами, но корректных значений вы не получите. Для прозвона составных транзисторов придется собрать простую электросхему из резистора, лампочки и самого проверяемого устройства. Если оно исправно, при подключении к базе положительного полюса лампочка загорится, если подключить отрицательный полюс – погаснет. Если что-то идет не по этому алгоритму, транзистор нуждается в замене.

Как проверить транзисторы на материнской плате

В радиоэлектронике и технике активно применяются полевые транзисторы. Их отличие от биполярных моделей заключается в том, что управление выходным сигналом осуществляется через электрическое поле. Очень часто применяются транзисторы с изолированным затвором. Для долгой и качественной работы устройства необходима проверка полевого транзистора мультиметром.

Немного о конструкции

Полевой транзистор состоит из следующих элементов:

1. n-канала, который имеет кремниевую подложку с p-проводимостью;
2. n-области, которые получают путем добавления в подложку примесей;
3. изолирующего затвор от канала диэлектрика.

К n-областям подсоединяются выводы. Ток протекает из истока в сток по транзистору благодаря источнику питания. Величина тока контролируется изолированным затвором транзистора.

При работе с транзисторным компонентом необходимо учитывать его чувствительность к воздействию электрического поля. Хранить такие элементы следует с выводами, закороченными фольгой, а перед пайкой понадобится закорочение проволокой. Пайка транзисторных элементов осуществляется при помощи паяльной станции, обеспечивающей защиту от статического электричества.

Прежде чем решить, как проверить мосфет мультиметром, требуется определить его цоколевку. На импортном приборе имеются метки, соответствующие выводам транзистора. В данном случае буква G обозначает затвор прибора, S есть исток, а обозначением D называют сток.

Проверка транзистора мультиметром

Для того чтобы проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая, необходимо помнить, что в современных транзисторах типа мосфет имеется диод между стоком и истоком. Обычно данный элемент расположен на приборе, и его полярность зависит от вида транзистора.

Порядок действий при проверке транзисторного элемента:

• Проверить работоспособность самого прибора. Необходимо удостовериться в безошибочности работы;
• Снять статическое электричество с транзисторного элемента;
• Перевести мультиметр в режим проверки диодов;
• Черный провод подключить к минусу, а красный к плюсу;
• Красный подвести к истоку, черный к стоку устройства. При исправном элементе напряжение на переходе составит 0,5−0,7 вольт;
• При подключении красного провод к стоку, а черного к истоку мультиметр покажет единицу (если компонент исправен);
• Открытие транзисторного элемента осуществляется при подключении черного провода к истоку, а красного к затвору;
• Напряжение на исправном приборе составит от 0 до 800 милливольт;
• Смена полярности щупов не должна вести к изменениям показаний, иначе полевой элемент окажется неисправным;
• В конце подключить красный провод к истоку, черный к затвору. Произойдет закрытие транзисторного компонента;
• Транзисторный элемент указанного вида придет в исходное состояние, имея аналогичные показания как в предыдущих пунктах.

Исходя из проведенных измерений можно сделать вывод: если данное устройство открывается и закрывается с помощью постоянного напряжения, исходящего от мультиметра, то он полностью исправен и его возможная замена не потребуется.

Элемент также имеет большую входную емкость, которая разряжается длительное время. Этим пользуются при проверке устройства, когда сначала его открывают через напряжение мультиметра, а потом, пока полностью не разрядилась входная емкость, проводятся дополнительные измерения.

Исправность p-канала

Проверка исправности p-канального элемента производится аналогичным методом, что и для n-канального вида. Отличие состоит в том, что к минусу мультиметра необходимо подключать красный щуп, а к плюсу прибора следует произвести подключение черного провода.

Таким образом, можно сделать следующие выводы относительно полевых транзисторных компонентов и проверочных процедур:

• Полевые элементы разновидности МОСФЕТ широко применяются в радиоэлектронике, технике и прочих сферах, связанных с практической электроникой;
• Проверка работоспособности транзисторных элементов удобнее всего и качественнее осуществляется с помощью мультиметра — при следовании определенной пошаговой методике;
• Проверка p-канального и n-канального транзисторного компонента осуществляется одинаковыми методами, но при этом необходимо сменить полярность подключения проводов мультиметра на обратную.

Полевые транзисторные компоненты очень популярны в различных технических и электронных устройствах. Но для качественной и долговечной работы требуется периодическая проверка мосфет транзисторов с применением мультиметра. Следуя всем вышеописанным методам, можно сэкономить значительные финансовые затраты, связанные с заменой и ремонтом полевых транзисторов.

В последнее время подрабатывал на дому выполнением ремонтов электроники. Ремонтируя как технику знакомых, так и выкупленную на местном форуме (Авито и Юле), с целью реализации. Занимался всем на что хватало опыта и знаний: от бытовой аудио-видео, до компьютерной техники.

Недавно решил перебрать материнские платы, которых скопилось приличное количество, ремонт которых не был выполнен сходу и которые были отложены до лучших времен. Насчитал из них четыре штуки и все с аналогичными поломками – мосфетами с коротким замыканием или иначе говоря, пробитыми транзисторами в цепях питания процессора. Это те самые всем известные квадратики, полевые транзисторы в планарном исполнении SMD, находящиеся обычно на плате слева от процессора.

Мосфеты цепи питания процессора

В связи с тем, что процессор потребляет довольно большое количество энергии, которую рассеивает в виде тепла в окружающее пространство, тем самым нагревая материнскую плату и установленные на ней детали, ему требуется хорошее охлаждение. Для процессоров 2 ядра тепловой пакет обычно составляет 65-89 ватт, для 4 ядерных – 95 ватт и выше.

Дросселя питания процессора

Для того чтобы электролитические конденсаторы установленные по цепям питания процессора и находящиеся рядом с радиатором процессора (кулером) не вздулись от перегрева, необходимо эффективно отводить выделяемое при работе процессора тепло, иначе говоря требуется эффективная система охлаждения. Но вернемся к сути ремонта.

Мосфет транзистор фото

Если система охлаждения не справляется, то помимо конденсаторов греются еще и установленные на плате мосфеты, транзисторы многофазной системы питания процессора. Количество фаз питания составляет от трех на бюджетных материнских платах, до 4-5 и более в более дорогих, топовых игровых материнках.

Что происходит, когда один из этих квадратиков, полевых транзисторов мосфетов, оказывается пробит? Многие пользователи ПК встречались наверное с подобной поломкой: нажимаешь кнопку включения на корпусе системного блока, кулера дергаются, пытаются начать вращаться и останавливаются, а при повторной попытке включить все повторяется снова.

Провод 4 пин питания процессора

Что это означает? Что в цепях питания процессора где-то короткое замыкание, а скорее всего пробит один из этих самых мосфетов. Как самым простым способом попробовать определить один из вариантов, ваш ли это случай, доступным даже школьнику практически не умеющему обращаться с мультиметром?

Распиновка разъема 4 пин

Если при установленном процессоре отключить на материнской плате разъем дополнительного питания процессора 4 pin и посмотрев по цветам где у нас находится желтый провод +12 вольт, и черный, земля, или GND, и установив на мультиметре режим звуковой прозвонки прозвонить на данном разъеме материнской платы между желтым и черным проводами у нас зазвучит звуковой сигнал, это означает что пробит один или несколько мосфетов.

Монтаж транзистора на материнке

Но как определить какой из мосфетов, какой фазы питания у нас пробит, ведь мосфеты всех фаз питания процессора будут звониться как будто они все находятся в коротком замыкании – посмотрите схему, ведь они стоят параллельно и будут звониться при пробитии через низкоомные дроссели питания? В данном случае, проще всего выпаять одну ножку дросселя или если дроссель в корпусе, да и мне лично было бы так намного удобнее, дроссель целиком.

Процессор, проводя измерения с помощью мультиметра на мосфетах нужно вынимать, так как он имеет низкое сопротивление, которое может ввести в заблуждение при измерениях. Так вот, выпаяв из схемы дроссель мы исключаем то самое влияющее всегда на правильность результатов измерений сопротивление всех, параллельно включенных радиодеталей. Сопротивление, как известно, всегда считается при параллельном соединении, по правилу “меньше меньшего”.

Схема питания процессора

Иначе говоря, общее сопротивление всех подключенных параллельно радиодеталей будет меньше, чем сопротивление детали имеющей самое меньшее сопротивление, стоящей в нашей цепи при параллельном соединении.

Полевой транзистор – изображение на схеме

Так вот, как мы видим по схеме, если у нас один из мосфетов пробит – он будет своим низкоомным сопротивлением, шунтировать и все остальные фазы питания. А выпаяв все дросселя мы тем самым разъединяем все параллельные цепочки на отдельные цепи, при которых остальные фазы перестают влиять на результаты измерений в проверяемой цепи.

Итак, виновник КЗ (короткого замыкания) цепи питания найден, теперь нужно его устранить. Как это сделать, ведь паяльный фен есть в домашней мастерской не у всех начинающих радиолюбителей? Для начала нам потребуется демонтировать, выпаять с платы установленные обычно вплотную электролитические конденсаторы которые будут мешаться нам при демонтаже и к тому очень не любят перегрева.

Паяльник ЭПСН 40 ватт фото

После чего у них обычно резко сокращается срок службы. Сам демонтаж конденсаторов, если учитывать некоторые нюансы, легко выполняется при помощи любого паяльника мощностью 40-65 ватт. Желательно имеющего обработанное, заточенное в конус жало. Сам я имею паяльную станцию Lukey и паяльный фен, но пользуюсь для демонтажа конденсаторов обычным паяльником 40 ватт ЭПСН с жалом заточенным в острый конус.

Паяльный фен фото

Правда тут есть один нюанс – для удобства работы применяю покупной диммер на шнуре, который выпускается для ламп накаливания но отлично подходит и для регулирования мощности паяльника. Осталось лишь подцепить к нему розетку для удлинителя, идущую с креплением на шнур и походный диммер готов.

Диммер на шнур 220В

Стоимость данного диммера была довольно скромной, всего порядка 130 рублей, также подобные диммеры видел и на Али экспресс – это для тех, кто не имеет доступа к радиомагазинам с хорошим выбором радиотоваров. Но вернемся к демонтажу сначала конденсаторов, а затем и мосфетов.

ПОС 61 припой с канифолью

Если с конденсаторами эта процедура не имеет никаких сложностей, за исключением одной фишки применяемой для того, чтобы снизить общую температура плавления бессвинцового припоя, имеющего, как известно, более высокую температуру плавления чем припой применяющийся для пайки электроники ПОС-61.

Так вот, мы берем трубчатый припой с флюсом ПОС-61, желательно диаметром не более 1-2 миллиметров, подносим его к контакту конденсатора с обратной стороны платы и прогревая, расплавив его, осаждаем припой на каждом из двух контактов конденсатора. С какой целью, мы производим эти действия?

1. Цель первая: путем диффузии сплавов смешения бессвинцового припоя и ПОС-61, мы понижаем общую темперауру плавления образовавшегося сплава.
2. Цель вторая: чтобы максимально эффективно передать тепло от жала паяльника к контакту, мы условно говоря, греем контакт небольшой капелькой припоя, передавая тепло при этом намного эффективнее.
3. И наконец, цель третья: когда нам требуется очистить после демонтажа конденсатора отверстие в материнской плате для последующего монтажа, не важно при замене конденсатора или монтаже обратно, как в этом случае этого же конденсатора, мы облегчаем этот процесс проткнув отверстие в расплавленном припое предварительно снизив общую температуру сплава внутри нашего контакта.

Здесь нужно сделать еще одно отступление: для этой цели многие радиолюбители применяют различные подручные средства, кто-то деревянную зубочистку, кто-то заостренную спичку, кто-то иные предметы.

Алюминиевый конический пруток

Мне в этом отношении повезло больше – остался с советских времен от одной из монтажниц конический алюминиевый пруток, который значительно облегчает выполнение данной работы.

С его помощью нам достаточно прогревая контакт вставить пруток поглубже в отверстие контакта. Причем данное действие следует проводить без фанатизма, всегда помня о том, что материнская плата это многослойная плата, а контакты внутри имеют металлизацию, иначе говоря металлическую фольгу, сорвав которую если вы недостаточно прогрели контакт или резко вставили предмет которым прочищали отверстие в контакте, вы можете привести материнскую плату или любое другое устройство имеющее подобную сложную конструкцию печатной платы в устройство, уже не подлежащее ремонту.

Итак, все трудности преодолены, конденсаторы успешно демонтированы, переходим наконец к замене наших мосфетов, то есть цели нашей статьи. Собственно любая процедура замены детали подразумевает собой три этапа: сначала демонтаж, затем подготовка платы к последующему монтажу, и наконец сам монтаж новой детали или ранее демонтированной с донорской платы этим или другим способом.

Если у вас есть паяльный фен – здесь все просто, устанавливаем температуру, рекомендуемую в Даташите для демонтажа нашей детали, которую она легко перенесет и не придет при этом в негодность, наносим флюс и выпаиваем деталь. Монтаж при наличии фена возможен также с его помощью нанеся предварительно флюс. Также возможен монтаж и с помощью паяльника, либо от паяльной станции, либо при отсутствии ее при помощи паяльника 25 ватт ЭПСН с остро заточенным жалом, я пользуюсь обычно паяльником для монтажа.

Ни в коем случае нельзя использовать паяльники с мощностью 40-65 ватт, особенно дедушкины в виде топора для монтажа мосфетов на плату (по крайней мере при отсутствии диммера с помощью которого мы сможем понизить температуру жала паяльника). В начале статьи было упоминание о варианте демонтажа мосфетов для начинающих не имеющих в мастерской паяльного фена, сейчас разберем этот вариант подробнее.

Сплав Вуда фото

Есть такое замечательное изобретение – сплавы Розе и Вуда, особенно это касается сплава Вуда имеющего более низкую температуру плавления, чем сплав Розе. Эти сплавы имеют очень низкую температуру плавления, порядка 100 градусов, плюс – минус уточнять не буду, не суть так важно. Так вот, откусив бокорезами небольшую капельку любого из этих сплавов и разумеется нанеся флюс, мы кладем данную капельку на контакты нашего мосфета и прогревая жалом паяльника осаждаем его на контактах.

Причем со стороны Стока, среднего контакта имеющего большую площадь соприкосновения с платой, мы наносим значительно больше данного сплава. Цель данной операции? Также как и в случае с нанесением сплава ПОС-61, мы снижаем, причем на этот раз значительно существеннее, общую температуру плавления припоя, облегчая тем самым условия демонтажа.

Демонтаж микросхем без фена

Данная операция требует аккуратности от исполнителя для того чтобы при демонтаже не оторвать пятаки контактов с платы, поэтому если чувствуем что прогрели недостаточно, а греть требуется попеременно быстро меняя жало паяльника у этих трех контактов, немного покачивая пинцетом деталь, разумеется без фанатизма. Произведя данную операцию 3-5 раз уже будешь машинально чувствовать когда контакты детали достаточно прогреты, а когда еще нет.

Демонтаж с помощью оплетки

У данного способа демонтажа есть один минус, но при наличии опыта это не становится проблемой: перегрев при демонтаже мосфетов с плат доноров. В случае если же вы приобрели новый мосфет в радиомагазине и уверены в том, что демонтируете пробитый мосфет, перегрев становится не очень критичен. После демонтажа следует обязательно убедиться в том, пропало ли замыкание на контактах мосфета на плате, редко но к сожалению иногда случается и так, что наш якобы пробитый мосфет был ни при чем, а влияли драйвер или ШИМ контроллер на результаты измерений, которые и пришли в негодность. В данном случае без помощи паяльного фена будет не обойтись.

Корпус SO-8 микросхема

Лично демонтировал много раз данным способом микросхемы в корпусе SO-8, применяя на контактах с полигонами иногда паяльник мощностью 65 ватт и немного убавив его мощность диммером. Результат при аккуратности исполнителя практически 100% успешный. Для микросхем в SMD исполнении, имеющим большее количество ног, данный способ к сожалению бесполезен, потому что прогреть большее количество ножек без специальных насадок проблематично и очень высока вероятность оторвать пятаки контактов на плате.

Имел такую возможность, один раз был срочный ремонт ЖК телевизора в небольшой мастерской не имеющей паяльного оборудования, микросхема в корпусе SO-14 была демонтирована, но к сожалению вместе с двумя пятаками контактов. Проблемой это не стало – недостающие связи были брошены проводом МГТФ от ближайших контактов имеющих соединение дорожками с оторванными контактами. Телевизор был возвращен к жизни, жалоб от клиента не было.

При подобном способе демонтажа на плате всегда остаются “сопли” – бугорки припоя, которые легко убираются с платы сначала с помощью оловоотсоса, затем следует пройтись демонтажной оплеткой по контактам, смоченной во флюсе. Я всегда использую при монтаже и демонтаже самостоятельно приготовленный насыщенный спирто-канифольный флюс, получаемый путем растворения в 97 % аптечном спирте-денатурате Асептолин, мелко растолченной в порошок канифоли.

Затем нужно дать раствору – флюсу настояться двое-трое суток до растворении канифоли в спирте, периодически многократно взбалтывая, не давая выпасть в осадок. Данный флюс наношу с помощью кисточки от лака для ногтей, соответственно налив получившийся флюс в очищенную от следов лака 646 растворителем бутылочку. Грязи на плате остается при использовании этого флюса в разы меньше, чем от всяких китайских флюсов, типа BAKU или RMA-223.

Делаем спиртоканифольный флюс

Ту же, которая все-таки останется, мы убираем с платы с помощью 646 растворителя и обычной кисточки для уроков труда. Данный способ по сравнению с удалением следов флюса даже с помощью 97% спирта имеет ряд преимуществ: быстро сохнет, лучше растворяет и оставляет меньше грязи. Рекомендую всем как отличное бюджетное решение.

646 растворитель фото

Единственное замечу: будьте аккуратнее с пластмассовыми деталями, не наносите на графитовые контакты, типа как встречаются на платах пультов и потенциметров, и никогда не торопитесь, дайте хорошенько просохнуть плате, особенно если есть риск затекания растворителя под стоящие рядом SMD и тем более BGA микросхемы.

Графитовые контакты платы пульта

Таким образом процесс монтажа-демонтажа мосфетов на материнских платах не является чем-то сверх трудным, при наличии более-менее прямых рук и доступен для выполнения любому радиолюбителю, имеющему небольшой опыт ремонтов. Всем удачных ремонтов – AKV.

MOSFET транзисторы в последнее время все больше и больше набирают популярность. Они могут послужить хорошей заменой реле и биполярным транзисторам.

Чтобы сэкономить деньги и не бегать лишний раз в магазин, MOSFET транзисторы можно выпаять из нерабочей материнской платы или какого-нибудь модуля управления.

Но как проверить работоспособность этих радиокомпонетов?
Для этого нам потребуется всего один прибор — тестер.
У каждого радиолюбителя (даже начинающего) он обязательно должен быть!

В подавляющем большинстве тестеров есть режим «прозвонки», совмещенный с проверкой падения напряжения диодов.
Вот в этот режим мы и переводим тестер.

Теперь посмотрим на схему N-канального MOSFET транзистора.

В цепи сток-исток имеется диод. Кстати его наличие обусловлено технологией производства.
Тестером можно подтвердить наличие этого диода.

0.5В — это падение напряжение на внутреннем диоде Шоттки. Если поменять щупы местами, то должен быть «обрыв».

А теперь можно проверить и затвор.
Тестер должен показывать «обрыв» при проверке затвор-исток и затвор-сток, причем полярность щупов не имеет значения.

Но вот что интересно, если черный щуп («-«) держать на истоке, а красным щупом («+») коснуться затвора, то транзистор откроется. В чем мы можем убедится, опять проверив сток-исток.

Тестер покажет почти нулевое сопротивление.

Теперь поместим щуп «+» на сток, а черный щуп на затвор и проверим сток-исток. Тестер опять будет показывать или падение напряжения на диоде или «обрыв», т.е транзистор закрылся!

Кстати есть еще одна тонкость — если мы откроем транзистор и измерим сопротивление сток-исток, но только не сразу, а через некоторое время, то тестер будет показывать сопротивление отличное от нуля. И чем больше пройдет времени, тем больше будет сопротивление.

Почему же так происходит? А все очень просто — емкость между затвором и стоком достаточно большая (обычно единицы нанофарад) и когда мы открываем MOSFET транзистор, эта емкость заряжается. А так как полевой транзистор управляется полем а не током, то пока не разрядится конденсатор, транзистор будет открыт.

P-канальный MOSFET транзистор можно проверить по такому же принципу, только полярность затвора другая.

Источник https://www.cryptoprofi.info/?p=8588

Источник https://www.radioelementy.ru/articles/kak-proveryat-tranzistory-testerom-otvechaem/

Источник https://morflot.su/kak-proverit-tranzistory-na-materinskoj-plate/