Door Kim Lewis – Bijgewerkt op 24 maart 2022

Transistors zijn de werkpaarden van de moderne elektronica. Begrijpen hoe je hun gezondheid kunt lezen, testen en bevestigen is essentieel voor zowel ingenieurs, hobbyisten als technici. Deze gids leidt u door de grondbeginselen, meettechnieken en een eenvoudig gemeenschappelijk emittercircuit om de functionaliteit van een transistor te verifiëren.

Wat is een transistor?

Een transistor is een halfgeleiderapparaat met drie aansluitingen:basis, emitter en collector. Een kleine spanning of stroom die op de basis wordt toegepast, regelt een veel grotere stroom die tussen collector en emitter vloeit. In de praktijk fungeren transistors als elektronische kleppen, waardoor schakelen en versterking mogelijk is. De meest voorkomende typen zijn bipolaire junctie-transistors (BJT's), verkrijgbaar als npn- of pnp-apparaten. Bijvoorbeeld een 2N3904 npn-transistor wordt veel gebruikt in circuits met laag vermogen.

Stap 1 – Identificeer de collector en de zender

Plaats een multimeter op de weerstandsinstelling (ohm). Sluit één sonde aan op de collector en de andere op de emitter. Als u niet zeker weet welke draad dat is, raadpleeg dan de verpakking van de transistor of het gegevensblad van de fabrikant. Verwissel de sondes en meet opnieuw. In beide richtingen moet de weerstand in het megaohm-bereik liggen; anders is het apparaat waarschijnlijk beschadigd.

Stap 2 – Test basis-emitterverbindingen

1. Stel de rode sonde op de basis en de zwarte sonde op de zender.
2. Meet de voorwaartse weerstand (van basis tot zender).
3. Keer de sondes om en meet opnieuw.
4. Bereken de verhouding tussen vooruit en achteruit. Een gezonde transistor zou een verhouding moeten vertonen die groter is dan 1.000:1.

Stap 3 – Test basis-collectorverbindingen

1. Herhaal de procedure vanaf stap 2, maar deze keer tussen de basis en de collector.
2. Nogmaals:een verhouding groter dan 1000:1 duidt op een functionele transistor.

Stap 4 – Bouw een testcircuit met gemeenschappelijke emitter

Sluit de transistor aan in een common-emitter (CE)-configuratie:

• Verbind de basis met een 3V-bron via een weerstand van 100kΩ.
• Bevestig een weerstand van 1 kΩ van de collector aan een batterij van 9 V.
• Aard de zender.

Stap 5 – V_CE meten

Noteer de spanning tussen collector en emitter. In een ideaal CE-circuit met de emitter op aarde, V_CE moet de voedingsspanning van de collector benaderen.

Stap 6 – Meet V_BE

Meet de spanning van basis naar emitter. Voor een silicium BJT is de typische voorwaartse spanning ongeveer 0,7 V.

Stap 7 – Berekeningen verifiëren

Bereken V_CE met behulp van V_CE =V_C – V_E . Sinds V_E ≈ 0V in deze opstelling, V_CE moet overeenkomen met de 9V-voeding. Vergelijk deze waarde met de gemeten V_CE om de juiste werking te bevestigen.

Stap 8 – Bepaal de basisweerstandsspanning (V_R )

Met V_BB =3V en V_BE ≈ 0,7 V, de spanningsval over de weerstand van 100 kΩ is:

VR = VBB – VBE = 3 V – 0.7 V = 2.3 V

Stap 9 – Bereken de basisstroom (I_B )

Met behulp van de wet van Ohm:

IB = VR / RB = 2.3 V / 100 kΩ = 23 µA

Stap 10 – Schat de collectorstroom (I_C )

De collectorstroom wordt versterkt door de stroomversterking van de transistor (β). Voor een 2N3904 varieert β doorgaans van 100 tot 300. Ervan uitgaande dat β =200:

IC = β × IB = 200 × 23 µA = 4.6 mA

Dingen die nodig zijn

• Eén 2N3904 npn-transistor
• 100kΩ weerstand
• 1kΩ-weerstand
• Broodbord
• Circuitdraad
• Multimeter
• 3V- en 9V-batterijen

TL;DR

Controleer de gezondheid van een transistor door de collector-emitterweerstand en de basis-emitterovergangen te meten en een eenvoudig CE-testcircuit te construeren. Controleer V_CE en V_BE tegen de verwachte waarden.

Veiligheidsoverwegingen

Transistors zijn kwetsbaar. Behandel ze voorzichtig – trek de kabels niet te ver uit elkaar. Overschrijd nooit de aanbevolen maximale stroom of spanning. Het achterstevoren bedraden van de transistor kan het apparaat beschadigen en een veiligheidsrisico vormen. Gebruik altijd de juiste isolatie en volg de standaard voorzorgsmaatregelen voor het bouwen van circuits om uzelf en uw apparatuur te beschermen.