نحوه تست ماسفت (تست سلامت ماسفت با مولتی متر دیجیتال)

یکی از پرکاربردترین قطعات در صنعت الکترونیک، ماسفت‌ها هستند که به دلیل ساخت ویژه‌ای که دارند، در مدارات تقویت‌کننده و سویچینگ بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. اهمیت ترانزیستور ماسفت باعث شده که مسئله تست سلامت آن و همچنین عیب‌یابی عملکردش به موضوعی مهم در مباحث آموزشی – فنی الکترونیک تبدیل شود. از آن‌جایی که افراد زیادی با نحوه صحیح تست ماسفت آشنایی ندارند، بر آن شدیم تا در یک مطلب جامع، علاوه بر معرفی انواع مافست و توضیح کاربردهای آن، چگونگی تست سلامت آن را نیز آموزش دهیم. با ما همراه باشید.

ماسفت چیست؟

بهتر است پیش از آن که بخواهیم وارد جزئیات تست سلامت ماسفت شویم، بدانیم ماسفت چیست و چه انواعی دارد.

ماسفت که در واقع خلاصه شده عبارت metal oxide semiconductor field effect transistor است، یک ترانزیستور اثر میدانی است که از سه پایه و یک بدنه تشکیل شده و کار اصلی آن سوئیچ جریان و تقویت‌کنندگی است.

به زبان ساده، ترانزیستور ماسفت مانند یک سد آبی عمل می‌کنند. همان‌طور که سد آبی از طریق باز و بسته کردن دریچه خود، جریان آب ورودی و خروجی را کنترل می‌کند، ماسفت نیز به کمک سه پایه خود، جریان الکتریسیته را کنترل می‌نماید. میزان جریان خروجی ترانزیستور ماسفت توسط پایه گیت کنترل و با آمپرمتر قابل سنجش است.

ماسفت از چه قطعاتی تشکیل شده است؟

سه پایه تشکیل‌دهنده ماسفت عبارتند از:

گیت (gate)

گیت یکی از سه پایه موجود در ماسفت است که وظیفه آن کنترل جریان به وجود آمده بین سورس و درین (دو پایه دیگر ماسفت) است. جنس گیت از اکسید سیلسیوم است.

درین (drain)

جریان خروجی و همچنین نظارت بر این جریان خارج شده از ماسفت، مهم‌ترین وظیفه درین به عنوان پایه دوم ترانزیستور ماسفت است. جریان خروجی برخی از ماسفت های قدرت را توسط مولتی متر کلمپی اندازه گیری می کنند.

سورس (source)

این پایه وظیفه‌ای برعکس پایه درین دارد، یعنی کنترل و نظارت بر ولتاژ جریان ورودی، برعهده سورس است.

تفاوت ماسفت و ترانزیستورمعمولی چیست؟

در ماسفت ها پایه گیت و کانال از هم جدا هستند و به آن فِت با گیت مجزا می گویند، در صورتی که در ترانزیستورها این قسمت ها جدا نیستند.

معرفی انواع ماسفت

تقسیم‌بندی ماسفت‌ها به انواع مختلفی که امروزه می‌شناسیم، بر اساس کاربرد و ساختاری است که دارند:

ماسفت p-chanel

در ماسفت کانال p، سورس به پایه منفی منبع تغذیه وصل می‌شود. برای روشن کردن ماسفت کانال p باید ولتاژ گیت را افزایش داده و هنگام خاموش کردن، باید گیت را به پایه منفی منبع تغذیه وصل کرد. در گذشته، این نوع ماسفت پرکاربردترین ترانزیستور در صنعت برق بود.

ماسفت n-chanel

در این نوع از ماسفت، سورس را باید به پایه مثبت متصل کرد. در زمان روشن کردن ماسفت، ولتاژ گیت باید به صفر برسد، یعنی ابتدا باید گیت را به منبع تغذیه وصل کرد و برای خاموش کردن، باید گیت را به منبع تغذیه مثبت وصل نمود. از آن‌جا که ساختن ماسفت کانال N آسان‌تر است و فضای کم‌تری هم می‌گیرد، در صنعت بسیار پراستفاده شده است.

ماسفت Depletion

این نوع از ماسفت ها اتصال برق را قطع نگه می‌دارند و موقعی که جریان وارد گیت می‌شود اتصال بین دو پایه سورس و درین را برقرار می‌کنند.

ماسفت Logic level

کاربرد این نوع از ترانزیستور برعکس ماسفت depletion است. به این صورت که این ترانزیستور اتصال را برقرار نگه می‌دارد، تا موقعی که جریان وارد گیت شود.

تفاوت ماسفت کانال N و Pو روش تشخیص آن‌ها از یکدیگر

در حال حاضر ماسفت کانال N و P پرکاربردترین‌ها در صنعت هستند و به همین خاطر بد نیست که نگاهی مختصر به تفاوت‌های این دو داشته باشیم.

استفاده از ولتاژ گیت مثبت (ve+) به ماسفت نوع N باعث جذب بیشتر الکترون‌ها به سمت لایه اکسید اطراف گیت می‌شود. در نتیجه ضخامت کانال افزایش یافته و جریان بیشتری انتقال می‌یابد.

به همین دلیل است که به این نوع ترانزیستور، دستگاهی برای «حالت بهبود» گفته می‌شود، زیرا اعمال ولتاژ گیت باعث بهبود عملکرد کلی کانال می‌گردد. در نظر داشته باشید که افزایش این ولتاژ گیت مثبت باعث می‌شود مقاومت کانال بیشتر شده که همین امر موجب افزایش جریان تخلیه از طریق کانال می‌شود.

عکس این مورد برای ترانزیستور کانال P صادق است. وقتی VGS = 0 دستگاه خاموش است و کانال باز است، استفاده از ولتاژ گیت منفی (ve-) روی ماسفت کانال P باعث افزایش هدایت کانال‌ها در تبدیل آن به حالت روشن می شود؛ سپس برای حالت تقویت کانال p MOSFET: +VGS ترانزیستور را خاموش می کند، در حالی که VGS- ترانزیستور را روشن می‌کند.

روش تست ترانزیستور موضوعی است که در ادامه به آن می پردازیم. نحوه تست ماسفت کانال N از کانال P نیز ساده است. کافی است دو پراب (سیم) مولتی متر را به دو پایه نامعلوم (درین و سورس) متصل کنید و سپس جای پراب‌ها را عوض کنید. اگر در هر دو حالت روی مولتی متر عدد نشان داده شد، ماسفت از نوع کانال N است و در غیر این صورت ماسفت از نوع کانال P است.

معرفی انواع ماسفت‌های قدرت

ماسفت‌ قدرت یا همانPower MOSFET، ماسفت‌هایی هستند در توان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند از جمله رایج‌ترین دستگاه‌های نیمه رسانا در صنعت برق به شمار می‌آیند. این نوع از ماسفت ها در ولتاژهای پایین عملکرد عالی دارند و سوئیچینگ آن‌هابا سرعت بالاست. به دلیل گیت عایق شده، راه‌اندازی این ترانزیستورها نیز ساده است.

از دیگر ویژگی‌های ماسفت‌های قدرت می‌توان به پهنای باند گسترده، آسان بودن قابلیت پردازش موازی پیشرفته، سهولت تعمیرو همچنین راحت بودن استفاده از آن در الکترونیک قدرت اشاره کرد. البته نباید فراموش کرد که در اصل در مدارهای الکتریکی از این نوع ماسفت‌ها برای کنترل توان بالا یا جریان استفاده می‌شود.

ماسفت‌های قدرت خود به شش دسته مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند:

1. ماسفت کاهشی (تخلیه‌ای): این ترانزیستورمعمولا روشن است و در زمان استفاده از ماسفت ولتاژ آستانه VGS، خاموش می‌گردد.
2. ماسفت افزایشی (تقویت کننده): این ماسفت در زمانی که از VGS استفاده می‌شود خاموش خواهد شد.
3. ماسفت کانال N: ولتاژ و جریان این ماسفت‌ها مثبت است.
4. ماسفت کانال P: ولتاژ و جریان این ماسفت‌ها منفی است.
5. ماسفت ولتاژ پایین: ولتاژ شکست در ماسفت‌های ولتاژ پایین از ۰ تا ۲۰۰ ولت است.
6. ماسفت ولتاژ بالا: ولتاژ شکست در این نوع ترانزیستورها بیشتر از ۲۰۰ ولت است.

ماسفت چه کاربردی دارد؟

ماسفت‌ها بنا به نیاز و متناسب با جایی که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرند،، می‌توانند کاربردهای زیر را داشته باشند:

• استفاده اصلی از ماسفت برای سوئیچینگ و تقویت سیگنال‌های الکترونیکی در دستگاه‌های الکترونیکی است.
• از ماسفت در منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) استفاده بسیاری می‌شود.
• از ماسفت در آی سی‌های دیجیتال مثل میکروکنترلر و میکروپروسسور استفاده می‌شود.
• می‌توان از ماسفت به عنوان اینورتر استفاده کرد.
• می توان از ماسفت در مدارهای دیجیتال استفاده کرد.
• می‌توان از ماسفت به عنوان تقویت‌کننده فرکانس بالا استفاده شود.
• استفاده از ماسفت به عنوان جایگزینی برای خازن و سلف رایج است.
• می توان از ماسفت در درایو موتور DC براشلس و همچنین در رله الکترونیکی DC استفاده کرد.

نحوه تست ماسفت‌ها

تست انواع ماسفت بسیار ساده است، به شرطی که اول مقدماتی را فراهم کنید و سپس با توجه به نوع ترانزیستور، به سراغ تست آن بروید:

در ابتدا مولتی متر را بر روی تست دیود قرار دهید. سپس ترانزیستور را روی یک سطح کاملا عایق و بدون بار مثل چوب قرار دهید. در مرحله بعد پایه‌ها را اتصال کوتاه کنید (برای تخلیه بار و جواب مثبت تست) و شارژ خازن‌های داخلی ماسفت را تخلیه نمایید. در نهایت نیز با تشخیص نوع ماسفت – که بالاتر روش آن را توضیح دادیم، تست سلامت را انجام دهید:

تست سلامت ماسفت کانال N

برای تست سلامت ماسفت n channel، پراب سیاه را روی گیت و پراب قرمز را روی سورس می‌گذاریم، به طوری که مولتی ‌متر بوق نزند. در این حالت مدار باز است. سپس پراب سیاه را به سورس و پراب قرمز را به درین وصل می‌کنیم. در این حالت مولتی ‌متر باید یک عدد را نشان دهد. حالا اگر پراب‌ها را برعکس کنیم، مولتی‌ متر نباید بوق بزند. این نشان‌دهنده سلامت ماسفت است.

تست سلامت ماسفت کانال P

برای تست سلامت ترانزیستور ماسفت کانال P، پراب قرمز را روی گیت و پراب سیاه رنگ را روی سورس می‌گذاریم. در این حالت مولتی متر نباید بوق بزند. سپس پراب سیاه را به سورس و پراب قرمز را به درین وصل می‌کنیم، در این حالت مولتی متر باید عدد نمایش دهد. حالا اگر مثل ماسفت کانال N، در این‌جا نیز پراب‌ها را برعکس کردیم، باز هم مولتی متر نباید صدا دهد. این مسئله نشان‌دهنده سلامت ترانزیستور ما خواهد بود.

نکاتی که قبل از شروع تست ماسفت حتما باید رعایت کنید

بد نیست در اینجا اشاره‌ای هم داشته باشیم به مواردی که قبل و همچنین در حین تست ماسفت باید رعایت کنید:

• اول از همه دقت داشته باشید که کلیه مراحل بالا را با توجه به نوع ترانزیستور و به صورت گام به گام انجام دهید. فراموش نکنید که خطا در هر مرحله، نتیجه اشتباه به‌دست می‌دهد.
• تست ماسفت مشابه با تست دیود و به‌وسیله آن انجام می‌شود. به همین خاطر قبل از شروع تست باید ﺳﻠﮑﺘﻮر مولتی ﻣﺘﺮ را ﺑﺮ روي ﻣﺪ ﺗﺴﺖ دیود (ﺑﯿﺰر ﺻﻮﺗﯽ) ﻗﺮار دهید.
• ﻗﺒﻞ از ﺷﺮوع ﺗﺴﺖ ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ دیتاﺷﯿﺖ ﭘﺎیه‌ﻫﺎي ﻣﺎﺳﻔﺖ را ﻣﺸﺨﺺ ﮐﻨﯿﺪ ﺗﺎ زﻣﺎن ﺗﺴﺖ ﺑﺘﻮاﻧﯿﺪ آن‌ها را از یکدیگر تفکیک نمایید.
• پایه‌های ماسفت قبل از تست باید تخلیه الکتریکی شوند. ﺑﺮاي اینکه ﺑﺎر ذﺧﯿﺮه ﺷﺪه در ﻣﺎﺳﻔﺖ ﺗﺨﻠﯿﻪ ﺷﻮد، ﺑﺎید هر ﺳﻪ ﭘﺎیه ﺗﻮﺳﻂ ﻗﺴﻤﺖ ﻓﻠﺰي ﭘﯿﭻ ﮔوشتی دﺳﺘﻪ‌دار اﺗﺼﺎل ﮐﻮﺗﺎه ﺷﻮند. فقط دﻗﺖ ﮐﻨﯿﺪ که ﻣﯿﻠﻪ ﻓﻠﺰي ﭘﯿﭻ ﮔﻮﺷﺘﯽ ﺑﻪ دﺳﺖ یا ﻓﺮش یا هر چیزی که موجب باردار شدن آن می‌شود، برخود نکند.
• تست ماسفت برای آن‌که نتیجه بهتری دهد، باید روی میز چوبی انجام شود.
• مواظبت کنید که هنگام تست، ماسفت با دست هیچ برخوردی نداشته باشد.

ترانزیستور ماسفت بهتر است یا IGBT؟

MOSFET و IGBT ترانزیستورهایی هستند که شباهت در وظیفه دارند؛ یعنی کاربرد هر دو آن‌ها‌ عبارت است از سوئیچ کردن جریان و ولتاژ. با این حال تفاوت‌هایی میان ماسفت و IGBT وجود دارد که باعث برتری هر یک نسبت به دیگری در فاکتورهایی خاص است.

به طور مثال، ماسفت نسبت به IGBT تکنولوژی قدیمی‌تری دارد، اما استفاده از آن به عنوان سوئیچینگ و تقویت‌کنندگی کاملا رایج است. از سوی دیگر، با رشد تکنولوژی و گسترش صنایع، به ویژه در اینورترهای جوشکاری از تکنولوژی IGBT استفاده می‌شود. به همین خاطر است که گفته می‌شود در اینورترها استفاده از تکنولوژی IGBT منطقی‌تر است. در عین حال در جدول زیر تفاوت‌های این دو نوع ترانزیستور را ذکر کرده‌ایم:

سخن پایانی

آن‌طور که نشان دادیم، تست ماسفت علی‌رغم آن‌چه تصور می‌شود، کار چندان دشواری نیست و به سادگی قابل انجام است. با این حال توصیه‌ای که داریم این است که ماسفت را حتما از فروشگاه‌های معتبر و ترجیحا از برندهایی بخرید که از کیفیت آن‌ها مطمئن بوده و عملکردشان عیب پیدا نکند که دائما نیاز به تست سلامت داشته باشند.

همچنین در نظر گرفتن پارامترهایی مثل ولتاژ راه اندازی و جریان مصرفی می‌توانند شما را در انتخاب بهترین گزینه کمک کنند.