В процессе ремонта бытовой техники или других электронных устройств: монитора, принтера, микроволновки, блока питания компьютера или автомобильного генератора (например, Valeo, БОШ или БПВ) и т.д. возникает необходимость проверить целостность элементов. Расскажем подробно про тестирование диодов.

Учитывая разнообразие этих радиоэлементов, единой методики проверки их работоспособности не существует. Соответственно, для каждого класса есть свой способ тестирования. Рассмотрим, как проверить диод шоттки, фотодиод, высокочастотный, двунаправленный и т.д.

Что касается приборов для тестирования, мы не станем рассматривать экзотические способы проверки (например, батарейку и лампочку), а будем пользоваться мультиметром (подойдет даже такая простая модель, как DT-830b) или тестером. Эти приборы практически всегда есть дома у радиолюбителя. В некоторых случаях потребуется собрать несложную схему для тестирования. Начнем с классификации.

Классификация

Диоды относятся к простым полупроводниковым радиоэлементам на основе p-n перехода. На рисунке представлено графическое обозначение наиболее распространенных типов этих устройств. Анод отмечен «+», катод – «-» (приведено для наглядности, в схемах для определения полярности достаточно графического обозначения).

Принятые обозначения

Типы диодов, указанные на рисунке:

А – выпрямительный;
B – стабилитрон;
С – варикап;
D – СВЧ-диод (высоковольтный);
E – обращенный диод;
F – туннельный;
G – светодиод;
H – фотодиод.

Теперь рассмотрим способы проверки для каждого из перечисленных видов.

Проверяем выпрямительный диод и стабилитрон

Защитный диод, а также выпрямительный (включая силовой)или шоттки можно проверить при помощи мультиметра (или воспользоваться омметром), для этого переводим прибор в режим прозвонки так, как это показано на фотографии.

Щупы измерительного прибора присоединяем к выводам радиоэлемента. При присоединении красного провода («+») к аноду, а черного («-») к катоду дисплей мультиметра (или омметра) отобразит значение порогового напряжения тестируемого диода. После того, как меняем полярность, прибор должен показать бесконечно большое сопротивление. В этом случае можно констатировать исправность элемента.

Если при обратном подключении мультиметр регистрирует утечку, значит, радиоэлемент «сгорел» и нуждается в замене.

Заметим, данную методику проверки можно использовать для тестирования диодов на генераторе автомобиля.

Тестирование стабилитрона осуществляется по сходному принципу, правда, такая проверка не позволяет определить, осуществляется ли стабилизация напряжения на заданном уровне. Поэтому нам потребуется собрать простую схему.

Обозначения:

БП – регулируемый блок питания (отображающий ток нагрузки и напряжение);
R – токоограничительное сопротивление;
VT – тестируемый стабилитрон или лавинный диод.

Принцип проверки следующий:

производим сборку схемы;
устанавливаем режим мультиметра, позволяющий измерить постоянное напряжение до 200 В;

включаем блок питания и начинаем постепенно увеличивать величину напряжения, пока амперметр на блоке питания не покажет, что через цепь протекает ток;
подключаем мультиметр, как указано на рисунке и измеряем величину напряжения стабилизации.

Тестирование варикапов

В отличие от обычных диодов, у варикапов p-n переход обладает непостоянной емкостью, величина которой пропорциональна обратному напряжению. Проверка на обрыв или замыкание для этих элементов осуществляется также, как у обычных диодов. Для проверки емкости потребуется мультиметр, у которого есть подобная функция.

Для тестирования потребуется установить соответствующий режим мультиметра, как показано на фото (А) и вставить деталь в разъем для конденсаторов.

Как правильно заметил один из комментаторов данной статьи, действительно, определить емкость варикапа, не оперируя номинальным напряжением невозможно. Поэтому, если возникла проблема с идентификацией по внешнему виду, потребуется собрать простую приставку для мультиметра (повторюсь для критиков, именно цифрового мульти метра с функцией измерения емкости верки конденсаторов, например UT151B).

Обозначения:

Устройство требует настройки. Она довольно проста, собранное устройство, подключается к измерительному прибору (мультиметр с функцией измерения емкости). Питание должно подаваться со стабилизированного источника питания (важно) с напряжением 9 вольт (например, батарея Крона). Меняя емкость подстрочного конденсатора (С2) добиваемся показания на индикаторе 100 пФ. Это значение мы будем вычитать от показания прибора.

Данный вариант неидеален, необходимость его практического применения вызывает сомнения, но схема наглядно демонстрирует зависимости емкости варикапа от номинального напряжения.

Проверка супрессора (TVS-диода)

Защитный диод, он же ограничительный стабилитрон, супрессор и TVS-диод. Данные элементы бывают двух типов: симметричные и несимметричные. Первые используются в цепях переменного тока, вторые – постоянного. Если кратко объяснить принцип действия такого диода, то он следующий:

Увеличение входного напряжения вызывает уменьшение внутреннего сопротивления. В результате увеличивается сила тока в цепи, что вызывает срабатывание предохранителя. Преимущество устройства заключается в быстроте реакции, что позволяет принять на себя переизбыток напряжения и защитить устройство. Скорость срабатывания – главное достоинство защитного (TVS) диода.

Теперь о проверке. Она ничем не отличается от обычного диода. Правда есть исключение – диоды Зенера, которые также можно отнести к TVS семейству, но по сути это быстрый стабилитрон, работающий по «механизму» лавинного пробоя (эффект Зинера). Но, проверка работоспособности скатывается к обычной прозвонке. Создание условий срабатывания приводит к выходу элемента из строя. Другими словами, способа проверки защитных функций TVS-диода нет, это как проверить спичку (годная она или нет) пытаясь поджечь.

Тестирование высоковольтных диодов

Проверить высоковольтный диод СВЧ печи тем же способом, что и обычный, не получится, в виду его особенностей. Для тестирования этого элемента, понадобится собрать схему (показанную на рисунке ниже), подключенную к блоку питания 40-45 вольт.

Напряжения 40-45 вольт будет достаточно для поверки большинства элементов данного типа, методика тестирования – как у обычных диодов. Величина сопротивления R должна быть в пределах от 2кОм до 3,6кОм.

Диоды туннельного и обращенного типа

Учитывая, что ток, протекающий через диод, зависит от напряжения, приложенного к нему, тестирование заключается в анализе этой зависимости. Для этого потребуется собрать схему, например, такую, как показана на рисунке.

Перечень элементов:

VD – тестируемый диод туннельного типа;
Uп – любой гальванический источник питания, у которого ток разряда около 50 мА;
Сопротивления: R1 – 12Ω, R2 – 22Ω, R3 – 600Ω.

Диапазон измерений, выставленный на мультиметре,не должен быть меньше тока максимума диода, этот параметр указан в даташит (datasheet) радиоэлемента.

Видео: Пример проверки диода мультиметром

Алгоритм тестирования:

устанавливается максимальное значение на переменном резисторе R3;
подключается тестируемый элемент, с соблюдением указанной на схеме полярности;
уменьшая величину R3, наблюдаем за показаниями измерительного прибора.

Если элемент исправен, в процессе измерения прибор покажет увеличение тока до I max диода, после чего последует резкое уменьшение этой величины. При дальнейшем повышении напряжения ток уменьшится до I min , после чего снова начнет расти.

Тестирование светодиодов

Проверка светодиодов практически ничем не отличается от тестирования выпрямительных диодов. Как это делать, было описано выше. Светодиодную ленту (точнее ее smd элементы), инфракрасный светодиод, а также лазерный, проверяем по той же методике.

К сожалению, мощный радиоэлемент данной группы, у которого повышенное рабочее напряжение, проверить указанным способом не получится. В этом случае дополнительно понадобится стабилизированный источник питания. Алгоритм тестирования следующий:

собираем схему, как показано на рисунке. На блоки питания выставляется рабочее напряжение светодиода (указано в даташит). Диапазон измерения на мультиметре должен быть до 10 А. Заметим, что можно использовать зарядное устройство в качестве БП, но тогда необходимо добавить токоограничивающие сопротивление;

измеряем номинальный ток и выключаем блок питания;
устанавливаем режим мультиметра, позволяющий измерить постоянное напряжение до 20 В, и подключаем прибор параллельно тестируемому элементу;
включаем блок питания и снимаем параметры рабочего напряжения;
сравниваем полученные данные с указанными в даташит, и на основании этого анализа определяем работоспособность светодиода.

Проверяем фотодиод

При простой проверке измеряется обратное и прямое сопротивление помещенного под источник света радиоэлемента, после чего его затемняют и повторяют процедуру. Для более точного тестирования потребуется снять вольтамперную характеристику, сделать это можно при помощи несложной схемы.

Для засветки фотодиода в процессе тестирования можно использовать в качестве источника освещения лампу накаливания мощностью от 60Вт или поднести радиодеталь к люстре.

У фотодиодов иногда встречается характерный дефект, который проявляется в виде хаотического изменения тока. Для обнаружения такой неисправности необходимо подключить тестируемый элемент так, как это показано на рисунке, и измерять величину обратного тока в течение пары минут.

Если в процессе тестирования уровень тока будет оставаться неизменным, значит, фотодиод можно считать рабочим.

Тестирование без выпайки.

Как показывает практика, протестировать диод не выпаивая, когда он находится на плате, как и другие радиодетали (например, транзистор, конденсатор, тиристор и т.д.), не всегда удается. Это связано с тем, что элементы в цепи могут давать погрешность. Поэтому перед тем, как проверить диод, его необходимо выпаять.

Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.

Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя. Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение. Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.

Проверка тестером

Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.

Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:

переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.

Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение. При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Частные случаи

Иногда, мультиметр при проверке исправного полупроводника в режиме измерения сопротивления при обратной полярности показывает значение сильно отличающееся от ожидаемого. Вместо сотен килоом – сотни ом. Создается впечатление, что он пробит, и прозванивается в обе стороны.

Это возможно в случае использования в мультиметре внутреннего источника питания, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона.

Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление до тех пор, пока не достигнет напряжения стабилизации. Поэтому при измерениях необходимо это учитывать.

Иногда, при прозвонке мультиметр показывает большое сопротивление при прямом и обратном потенциале. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому для него полярность значения не имеет. Для проверки исправности потребуется приложить напряжение чуть больше стабилизирующего, при этом менять полярность. Измеряя токи, проходящие через него и сравнивая вольтамперные характеристики прибора можно выяснить состояние устройства.

Проверка диода Зенера на печатной плате затруднена влиянием других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо выпаять один вывод, производить измерения вышеописанным способом.

Тестер для стабилитронов

Проверка стабилитронов мультиметром не дает 100% гарантии их исправности. Это связано с тем, что он не может проверить его основные параметры. Поэтому многие радиолюбители изготавливают тестер стабилитронов своими руками.

Схема самого простого варианта состоит из набора аккумуляторов, постоянного резистора номиналом 200 Ом, переменного сопротивления на 2 кОм и мультиметра. Аккумуляторы соединяются последовательно для получения потенциала необходимого для измерения параметров стабилитронов. Напряжения стабилизации в основном лежат в пределах 1,8-16 В. Поэтому собирается батарея на 18 В. Затем к ее выводам параллельно подсоединяем последовательную цепочку из переменного резистора на 2 кОм мощностью 5 Вт и постоянного на 200 Ом. Второй будет играть роль ограничивающего сопротивления. Выводы переменного резистора присоединяются к трехконтактной клеммной колодке. К первому контакту присоединяется вывод, подключенный к плюсу батареи, ко второму другой крайний вывод, а к третьему средний подвижный контакт резистора.

В других вариантах тестеров можно применять импульсные источники питания с регулируемым напряжением выходного каскада, но суть не меняется, измерителем остается мультиметр.

Определение характеристик

Для проверки исправности стабилитрона и соответствия паспортным данным необходимо проверить его работу на разных напряжениях. Сначала надо прозвонить в режиме измерения сопротивления. Убедившись в отсутствии пробоя, на первом и третьем контакте колодки выставляется разность потенциалов 0,1 вольта. Это достигается регулировкой резистора. Проверка происходит в режиме измерения постоянного напряжения . Анод проверяемого стабилитрона подсоединяется к третьему контакту колодки, а катод подключается к первому. Щупы тестера подсоединяются к ним же.

Регулировкой переменного резистора увеличиваем обратное напряжение на полупроводнике до тех пор, пока оно не перестанет изменяться. Если это произошло, значит, стабилитрон достиг напряжения стабилизации и работает нормально. Иногда требуется определить его вольтамперную характеристику. Тогда к предыдущей схеме добавляется тестер, работающий в режиме амперметра, соединенный последовательно со стабилитроном. При изменении вольтажа с определенным шагом, снимаются значения напряжения и тока, строится график, получается вольтамперная характеристика.

Представленный здесь прибор - это стабилитронометр для тестирования значения напряжения неизвестного стабилитрона. - это радиоэлектронный компонент, который поддерживает постоянное напряжение на его контактах, причём напряжение источника Vs должно быть больше, чем собственное напряжение стабилитрона Vz , а ток ограничивается с помощью сопротивления Rs , чтоб его текущее значение всегда было меньше, чем его максимальная мощность.

Радиолюбители и все те, кто хорошо дружит с электроникой знают, что задача нахождения стабилитрона с нужными характеристиками (рабочим напряжением) скучная и кропотливая. Случается, что нужно перебрать очень много разных экземпляров, пока не найдётся нужное значение Vz. Проверка состояния стабилитрона обычно делается с помощью обычной шкалы мультиметра для измерения диодов, этот тест дает нам точное представление о состоянии компонента, но не дает нам определить значение Vz. В общем тестер стабилитронов это действительно удобный прибор, когда мы хотим быстро выяснить значение напряжения Vz.

Параметры прибора

Питание 220 В.
Цифровая индикация Vz
Меряет стабилитроны на напряжения от 1 В до 50 В
Два токовых режима - 5 мА и 15 мА

Схема устройства для проверки стабилитронов

Как видно, схема проста. Напряжение с трансформатора с двумя вторичными обмотками 24V, выпрямляется и фильтруется для получения постоянного напряжения около 80 В, затем поступает на стабилизатор напряжения, образованный элементами (R1, R2, D1, D2 и Q1), который снижает напряжение до 52V, чтобы избежать превышения максимального предела рабочего напряжения микросхемы LM317AHV .

Обратите внимание на буквенный индекс микросхемы. У LM317AHV входное напряжение, в отличии от LM317T , может достигнуть максимума 57V.

На LM317AHV собран генератор постоянного тока, куда добавлен выключатель (S2) совместно с резистором (R4), чтобы выбрать два тестовых режима (5 мА и 15 мА) в качестве источника тока для испытуемого стабилитрона.

Часто у мастеров возникает необходимость проверить на исправность такой радиоэлемент, как полупроводниковый диод. Его назначение состоит в том, чтобы пропускать ток при его протекании в одном направлении (от анода к катоду) и не пропускать при протекании его в обратном направлении (от катода к аноду). Это свойство объясняет само название полупроводник. В этом и состоит суть проверки диода: он должен выполнять заданные функции так, как требуется в схеме.

Пороговое значение напряжения

Одна из основных характеристик полупроводниковых элементов - пороговое значение напряжения , то есть значение прикладываемого напряжения к элементу в прямом включении, при котором через него начинает протекать ток. Для разных типов диодов это напряжение имеет разные диапазоны значений. Для германиевых этот диапазон составляет от 0,3 до 0,7 вольта, для кремниевых - от 0,7 до 1,0 вольта. По этому значению судят об исправности полупроводникового диода.

Диоды могут выходить из строя по разным причинам . Наиболее распространенные из них: протекание повышенного тока через схему, превышение максимального значения обратного напряжения и другие (например, тепловое или механическое воздействие). Основные неисправности этих полупроводников - пробой и обрыв. Обе неисправности можно выявить с помощью мультиметра. При пробое подключенный к элементу мультиметр в режиме измерения сопротивления показывает минимальное сопротивление порядка единиц Ом. При обрыве измерительный прибор в том же режиме покажет бесконечное сопротивление как при прямом, так и при обратном подключении.

Проверка измерителем

Перед началом работы любые типы элементов нуждаются в проверке. Не пренебрегайте этим правилом. Существует несколько способов проверить диод:

Диагностика исправности стабилитрона

Стабилитроном называется полупроводниковый элемент , стабилизирующий напряжение в довольно узком диапазоне. При этом через него могут протекать разные токи как большие, так и маленькие. Диапазон стабилизации стабилитрона по напряжению обычно ограничен сотней милливольт. Конструктивно стабилитрон представляет собой диод, и в прямом включении он так и работает. Стабилизацию напряжения он производит при подаче на него напряжения в обратном включении. Проверить исправность стабилитрона мультиметром можно точно так же, как и исправность обычного диода.

Необходимо собрать небольшую схему . Для этого нужно последовательно соединить регулируемый источник питания (он должен показывать напряжение и ток через нагрузку), токоограничивающее сопротивление (номиналом от одного до 10 кОм, мощность рассеивания зависит от напряжения стабилизации, но берите не менее 0,125 Вт) и стабилитрон. Катод стабилитрона подключается к плюсу источника питания, анод соединяется с токоограничивающим резистором. Далее выполните следующие действия:

Подключите мультиметр к стабилитрону (красный щуп к катоду, черный к аноду), переключите его в режим определения постоянного напряжения и выберите диапазон измерения до 200 В.
На источнике питания установите минимальное напряжение.
Включите источник питания и постепенно увеличивайте уровень напряжения на нем.
Как только увидите, что начал протекать ток через схему, прекратите регулировку источника питания и отследите на мультиметре напряжение стабилизации стабилитрона.

При проверке элементов внутри схем возникают некоторые трудности с определением их характеристик, так как измерительный прибор тестирует все части схемы, включенные между его измерительными щупами. Таким образом, нужно исключить возможные варианты протекания тока в схеме, в которую установлен нужный элемент. Самый простой вариант - выпаять один из выводов нужного вам для проверки диода. Тогда результаты измерения будут достоверными. После проведения выпаивания одного из выводов элемента можно проверить его любым из перечисленных выше способов.

Если выпаять один из выводов проблематично, отключите источник питания схемы и попробуйте проверить диод, не выпаивая его. При этом в схеме не должно быть элементов, шунтирующих проверяемый элемент. Результаты проверки также должны быть достоверны.

Всего несколько часов потребуется, чтобы изготовить это устройство. Оно предназначено для проверки исправности. определения цоколевки и напряжения стабилизации стабилитронов. Но с его помощью можно проверять и другие полупроводниковые приборы, например, определить напряжение пробоя эмиттерного перехода транзистора, которые иногда используются в качестве стабилитронов.

Как проверить стабилитрон

И так, как же проверить стабилитрон? При проверке не ставилась задача определять зависимость напряжения стабилизации от протекающего тока. Схема устройства показана на рис. 1. В его состав входят повышающий преобразователь напряжения, собранный на микросхеме DD1 и транзисторе VT1, а также специализированный модуль F08508G. В Интернете этот модуль (рис. 2) позиционируется как тестер аккумуляторной батареи автомобиля и представляет собой трехразрядный измеритель напряжения с цифровым светодиодным индикатором. Он позволяет измерять постоянное напряжение до 99,9 В

На логических элементах DD1.1 - DD1.3 собран генератор импульсов, элемент DD1.4 - буферный. Частоту задают параметры элементов С2 и R1, и для указанных на схеме она - примерно 9 кГц. Импульсы с его выхода через резистор R2 поступают на базу транзистора VT1, который работает в ключевом режиме. Когда он открыт, через дроссель L1 протекает ток и энергия накапливается в его магнитном поле.

Когда транзистор закрывается, на коллекторе возникает ЭДС самоиндукции и формируется импульс напряжения амплитудой около 60 В, который затем выпрямляется диодом VD1, и конденсатор СЗ заряжается до этого напряжения. Через токоограничивающий резистор R3 это напряжение поступает на испытываемый стабилитрон и на вход модуля. С помощью переключателя SA2 изменяют полярность напряжения на стабилитроне, но не на входе модуля.
Снимая показания с индикатора модуля, можно определить напряжение стабилизации и цоколёвку стабилитрона.

Печатная плата устройсто для проверки стабилитронов

При этом следует учесть, что, если стабилитрон обычный, в его состав входит один p-n переход (VD1 на рис. 3). Поэтому при напряжении обратной полярности (плюс - на катод, минус - на анод) будет индицироваться напряжение пробоя, для стабилитрона это и есть напряжение стабилизации. При смене полярности на р-n переходе будет прямое напряжение, если он кремниевый, то это около 0,6 В. Если стабилитрон симметричный (VD2 рис. 2), при смене полярности напряжение стабилизации меняется незначительно. Но есть еще и так называемые термокомпенсированные стабилитроны, в состав которых входит дополнительный диод (VD3 на рис. 3).

В этом случае при одной полярности подключения на вход модуля А1 поступит напряжение стабилизации, а при другой - выходное напряжение преобразователя. Генератор импульсов можно собрать и на других микросхемах, фрагменты схемы устройства в случае применения микросхем К561ЛН2 и К561ЛА7 (К561ЛЕ5) показаны на рис. 4 и рис. 5 соответственно.
Элементы устройства смонтированы на макетной плате (рис. 6) с использованием проводного монтажа. Применён резистор МЛТ, С223, оксидные конденсаторы - импортные, конденсатор С2 - К1017. Транзистор - любой из серий КТ815 и КТ817. Выключатель питания и переключатель - малогабаритные любого типа. Дроссель - штатный дроссель от КЛЛ, который намотан на Ш-образном ферритовом магнитопроводе (рис. 7).

Обычная индуктивность таких дросселей - несколько миллигенри. Для подключения исследуемых приборов можно использовать зажимы «крокодил» (XS1, XS2). Взамен модуля можно применить цифровой мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Налаживание сводится к изменению частоты генератора для получения выходного напряжения (без нагрузки) около 60 В. Сделать это можно подборкой конденсатора С2 (увеличивая или уменьшая ёмкость) или резистора R1 (только в сторону увеличения сопротивления). Питается устройство от батареи 6F22 (Крона), максимальный потребляемый ток - 38 мА.