Как проверить диод мультиметром, правильный способ

21.03.2016 мастер

Диод

Сегодня без электроники никуда. Она является составной частью любого современного прибора или гаджета. При этом все приборы, как это ни печально, не могут работать вечно и периодически ломаются. Одной из довольно распространенных причин поломки целого ряди электроприборов, является выход из строя такого элемента электросети, как диод.

Провести проверку исправности этого компонента можно своими руками в домашних условиях. Эта статья расскажет вам, как проверить диод мультиметром, а также о том, что собой представляют данные элементы и каков сам измерительный прибор.

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:

Виды 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».

Диод Шоттки

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.

Тестирование и взаимозаменяемость

Проверить выпрямители Шоттки можно так же, как и обычные полупроводники, так как они имеют похожие характеристики. Мультиметром необходимо прозвонить его в обе стороны – он должен показать себя так же, как и обычный диод: анод-катод, при этом утечек быть не должно. Если он показывает даже незначительное сопротивление – 2–10 килоом, это уже повод для подозрений.

Проверка диода Шоттки мультиметром

Диод с общим анодом или катодом можно проверить как два обычных полупроводника, соединенных вместе. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех. На анод ставим один щуп тестера, другие ножки – это разные диоды, на них ставится другой щуп.

Можно ли его заменить на другой тип? В некоторых случаях диоды Шоттки меняют на обычные германиевые. К примеру, Д305 при токе 10 ампер давал падение всего 0,3 вольта, а при токах 2–3 ампера их вообще можно ставить без радиаторов. Но главная цель установки Шоттки – это не малое падение, а низкая емкость, поэтому заменить получится не всегда.

Как видим, электроника не стоит на месте, и дальнейшие варианты применения быстродействующих приборов будет только увеличиваться, давая возможность разрабатывать новые, более сложные системы.

Как проводится проверка

После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?». Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока. При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев. Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:

Проверка

необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении

После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.

Проверка светодиода при помощи батарейки

Чтобы проверить LED при помощи батарейки, нужно собрать цепь по схеме.

Схема проверки светодиода LED1 от батарейки 9V.

На схеме:

LED1 – проверяемое устройство.
9V – источник питания (батарейка с напряжением 9В).
VAΩ – измерительный прибор для замера V – напряжения, A – тока, Ω – сопротивления, АВОметр или мультиметр. На схеме работает в режиме измерения напряжения.
R1 — токоограничивающий резистор.
R2 – переменный резистор, задающий яркость светодиода.

Резистором R2 на мультиметре устанавливается номинальный рабочий ток. Исправный LED-элемент дает свет. Неисправный – не светит.

Термин «мультиметр» – транслитерация международного названия «Multimeter». Образован от терминов Multi – много и meter – измерять. Имеет названия «тестер», «АВОметр»– от Ампер-Вольт-Омметр.

Современный мультиметр – универсальный измерительный прибор с цифровым (англ. – digital) дисплеем.

Один из видов мультиметров.

Другое название прибора – «тестер»– транслитерация кириллицей международного термина tester – тестирователь, проверятель, испытатель.

Проверка диодного моста

Диодный мост

Иногда имеется ситуация, когда нужно проверить на работоспособность диодный мост. Он имеет вид сборки, состоящей из четырех полупроводников. Они соединяются таким образом, чтобы переменное напряжение, подаваемое к двум из четырех спаянных элементов, переходило в постоянное. Последнее снимается с двух других выводов. В результате происходит выпрямление переменного напряжения и перевод его в постоянное.

По сути, принцип проверки в этой ситуации остается таким же, как было описано выше. Единственной особенностью тут является определение, к какому выводу будет подключен измерительный прибор. Здесь имеется четыре варианта подключения, которые следует «прозвонить»:

выводы 1 – 2;
выводы 2 – 3;
выводы 1 – 4;
выводы 4 – 3;

Проверив каждый выход, вы получите четыре результата. Полученные показатели следует оценивать по тому же принципу, что и для отдельного полупроводника.

Значимые характеристики защитных диодов

Uпроб. (пробоя)

Значение напряжения, при котором происходит открытие диода и уведение потенциала к общему проводу. Дополнительное синонимичное обозначение — VBR.

Максимальный обратный ток утечки. Имеет маленькое значение, измеряемое в микроамперах, и функциональность устройства от него практически не зависит. Дополнительное обозначение — IR.

Значение является показателем постоянного обратного напряжения. VRWM.

Наибольшее значение по импульсному напряжению ограничения. VCL, VCmax.

Наибольшее значение пикового импульсного тока. Иначе это показатель наибольшей силы безопасного для защитного диода токового импульса. Для наиболее действенных ограничительных стабилитронов данное значение может составлять сотни ампер. IPP.

Показатель наибольшего значения допустимой импульсной мощности. К сожалению данный параметр крайне зависим от длительности импульса.

Рис 2 ВА характеристики защитного диода

Уровень мощности у защитных диодов неодинаков. Тем не менее, если исходных данных по этому параметру у супрессора недостаточно, его спокойно можно скомбинировать ещё с одним или несколькими полупроводниками, что положительно скажется на общем уровне мощности.

Анализируем результаты

При проверке диодов (обычного и Шоттки) с помощью мультиметра, вы получите определенный результат. Теперь нужно понять, что он может означать. К признакам, которые свидетельствуют в пользу исправности полупроводника, относятся следующие моменты:

при подключении детали электросхемы к прибору последний будет выдавать величину имеющегося прямого напряжения в этом элементе;

Обратите внимание! Разные типы диодов обладают различным уровнем напряжения, по которому они и отличаются. Например, для германиевых изделий этот параметр составит 0,3-0,7 вольт

при подключении обратным способом (щуп прибора к аноду изделия) будет регистрироваться ноль.

Обратная проверка

Если эти два показателя соблюдаются, то полупроводник работает адекватно и причина поломки не в нем. А вот если хотя бы одни из параметров не соответствует, то элемент признается негодным и подлежит замене. Кроме этого следует учитывать, что возможна не поломка, а «утечка». Этот неприятный дефект может проявиться при длительной эксплуатации прибора или некачественной сборке. При наличии короткого замыкания или утечки, полученное сопротивление будет довольно низким. Причем вывод необходимо делать, основываясь на виде полупроводника. Для германиевых элементов этот показатель в данной ситуации будет иметь диапазон от 100 килоом до 1 мегаом, для кремниевых — тысячи мегаом. Для выпрямительных полупроводников данный показатель будет в разы больше. Как видим, своими силами не так уж и сложно провести оценку работоспособности полупроводников в любом электроприборе. Вышеописанный принцип подходит для проверки диодных элементов различных типов и видов. Главное в этой ситуации правильно подключить измерительный прибор к полупроводнику и проанализировать полученные результаты.

Принципы действия

Защитный диод обладает специфической ВА характеристикой, отличающейся нелинейностью. При условии, что размер амплитуды импульса окажется больше допустимого, то это повлечёт за собой так называемый «лавинный пробой». Иными словами, размер амплитуды будет нормирован, а все излишки будут выведены из сети через защитный диод.

Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника

Принцип работы TVS-диода предполагает, что до момента возникновения опасности диодный предохранитель никоим образом не оказывает влияние на сам прибор и его функциональные свойства. Таким образом, необходимо отметить, что выявляется ещё одно название для защитного диода — лавинный диод.

Существует два типа ограничительных стабилитронов:

Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.

Применимы только для сетей с постоянным током, поскольку имеют однонаправленный рабочий режим. Способ подключения несимметричного защитного диода не соответствует стандартному. Его анод соединяется с минусовой шиной, а катод — с плюсовой. Положение получается условно перевёрнутым.

Кодировка защитных диодов, относящихся к симметричным, включает в себя литеры «С» или «СА«. У несимметричных диодных предохранителей имеется цветная маркировка в виде полосы на стороне катодного вывода.

Корпус каждого защитного диода также снабжён маркировочным кодом, в сжатом виде отображающим все значимые параметры.

Если входной уровень напряжения у диода увеличится, то стабилитрон в течение очень краткого временного отрезка уменьшит показатель внутреннего сопротивления. Сила тока в этот момент, напротив, возрастёт, а предохранитель перегорит. Поскольку действует защитный диод практически моментально, целостность основной схемы не нарушается. На деле, быстрая реакция на переизбыток напряжения является самым главным достоинством TVS-диода.

Как правильно подобрать защитный диод?

Применение следующих правил поможет избежать проблем с покупкой защитного диода. Чтобы не ошибиться в выборе, необходимо:

Определиться с типом напряжения (будет оно переменным или постоянным?);
TVS потребуется одно- или двунаправленный;
Узнать каков уровень номинального напряжения на линии, которую надо будет защищать;
Осведомиться о максимальном значении Iогр. и Uогр.max. в условиях нагрузки;
Выявить верхнюю и нижнюю температурную границу, при которой будет работать прибор;
Решить, каким образом будет монтироваться элемент (поверхностно/с помощью отверстий);
С опорой на все выявленные данные необходимо определиться с подходящей серией и оптимальным вариантом диода.

Кроме того, нужно учесть:

Насколько велико обратное напряжение диода (оно должно превышать номинальное напряжение схемы, если данный момент не учитывается, то диод будет «включаться» даже не имея на то причин);
Уровень Uогр. обязан быть меньше Umax. на линии, которую требуется защищать;
Что даже если диод выбран в соответствии со всеми нуждами, его действие всё равно нужно проверить во всём необходимом температурном диапазоне;
Удостовериться в том, что размеры диода и прочие нюансы позволяют его адекватный монтаж.

Когда мультиметр готов, необходимо щупами соединить его с выводами супрессора (положительный-красный с анодом, отрицательный-чёрный с катодом). Когда это будет сделано, на дисплее тестирующего устройства высветится число обозначающее пороговое напряжение проверяемого диодного предохранителя. При смене полярности подключения должна высветиться бесконечная величина сопротивления. Если всё так и вышло, то элемент исправен.

В случае выявления утечки во время смены полюсов, можно говорить о дисфункциональности элемента и необходимости его замены. Аналогично можно проверить защитный диод автомобильного генератора.

PulseGuard – низкоемкостные чип-супрессоры для ESD-защиты

Электростатический разряд (ESD) – это разновидность электрических переходных процессов, представляющих серьезную угрозу для чувствительных электронных схем. Наиболее распространенной причиной появления ESD является трение между разнородными материалами.

Потенциал ESD-помехи может достигать уровня до 15000 В, что может вызывать катастрофические повреждения электронных компонентов в цепи.

PulseGuard® – семейство чип-супрессоров электростатического разряда, разработанное компанией Littelfuse для сигнальных низковольтных цепей. Данные разрядники, изготовленные из полимерных композитов, обладают крайне низкой емкостью (<0,12 пФ), малыми токами утечки (<1 нА) и быстрым временем отклика (<1 нс), что делает их идеальными для использования в приложениях с высокоскоростной передачей данных: IEEE1394, USB, HDMI, DVI, eSata, Ethernet.

Эти супрессоры обеспечивают надежную защиту от ESD, не искажая сигнал, проходящий по защищаемым линиям. Супрессоры PulseGuard® выбирают, если в приложении требуется только защита от ESD (IEC 61000-4-2), либо защита только линий передачи данных и сигнальных линий, а также если в приложении жесткие требования по низкому уровню вносимой паразитной емкости.

Семейство PulseGuard® состоит из серий PGB1 и PGB2. Супрессоры типоразмеров 0201 и 0402 представляют собой одиночный двунаправленный TVS-диод с рабочим напряжением 12 В, для типоразмера 0603 этот параметр составляет 24 В. Супрессоры в корпусе SOT-23 рассчитаны на рабочее напряжение 24 В и состоят из двух симметричных (двунаправленных) TVS-диодов.

Низкие значения емкости супрессоров PulseGuard® позволяют добиться отличных характеристик по быстроте срабатывания и уровню вносимых потерь в полосе частот вплоть до 10 ГГц.

•••

Основные качества TVS-диодов

Способность стабильно функционировать в условиях обратного напряжения;
Обратные токи должны быть на самом деле минимальны, чтобы никак не влиять на функциональность прибора в целом.
Скорость реакции на быстрое критическое воздействие должна находиться на минимально возможном уровне.
Максимально возможный показатель по уровню рассеиваемой мощности.

Но, в качестве итога, необходимо признать, что выполнение одного условия зачастую влечёт за собой нарушение другого.

Помимо этого, TVS-диод в принципе нельзя отнести к числу идеальных защитных ограничителей. Так, например, защитные диоды супрессоры в положении «выключено» можно характеризовать достаточно большими обратными токами. Далее, вызывает неодобрение резкость при смене режимов. Наибольшей же проблемой считается то, что в ограничивающем режиме уровень напряжения находится в прямой зависимости от силы тока.

Необходимо помнить, что все даваемые производителем характеристики диода являются таковыми только в конкретных температурных условиях. При более высоких температурах допустимая пиковая мощность и токи уменьшатся.

Впрочем, несмотря даже на такие недостатки, диодные предохранители всё-таки оказываются лучше приборов, устройств и элементов с аналогичным назначением .

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.

Пример схемы для снятия вольтамперных характеристик

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.

Проверка на «ползучесть»

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.

Основные качества TVS-диодов

Способность стабильно функционировать в условиях обратного напряжения;
Обратные токи должны быть на самом деле минимальны, чтобы никак не влиять на функциональность прибора в целом.
Скорость реакции на быстрое критическое воздействие должна находиться на минимально возможном уровне.
Максимально возможный показатель по уровню рассеиваемой мощности.

Проверка целостности защитного диода

Проверка на целостность защитного, как и выпрямительного (в том числе силового), диода осуществляется мультиметром (как вариант, можно применить омметр). Использовать прибор с этой целью можно только в режиме прозвонки.

Рис 3 Проверка защитного диода

Определение мощности

Значение рабочей мощности светодиода необходима для его правильного подключения в рабочую схему любого прибора. Многие сталкиваются с проблемой, как узнать мощность светодиода без маркировки на корпусе или упаковки. Есть 2 способа определения этого параметра.

Визуально

Светодиоды производятся различных размеров и цветов. По цвету и размеру можно узнать мощность этой детали:

Маленькие инфракрасные работают от напряжения в 20 мА, при мощности менее 2 Ватт.
Красные обладают рабочим напряжением до 15 мА при мощности до 1.7 Вт.
Маленькие желтые обладают мощностью до 2.2 Вт.
Зеленые от 1.9 до 3.6 Вт.
Голубые от 2.5 до 3.6 Вт.
Фиолетовые от 2.5 до 4 Вт.
Большие желтые работают от напряжения до 300 мА, обладают мощностью 2.2 Ватт, при радиаторном охлаждении.
Большие белые или розовые потребляют напряжение до 20 мА, при мощности до 3.6 Ватт.

Определить размер светодиода можно обычным штангенциркулем. Маленькими считаются детали от 3 до 10 мм.

Мультиметром

Определить мощность светодиода мультиметром не составит труда, если подключить все компоненты согласно схеме. Далее потребуется:

Найти катод светодиода и подсоединить к нему один конец резистора 500 Ом.
К аноду подключить «+» выход с блока питания.
«Минус» от блока питания подключить ко второму концу резистора.

Для этой схемы потребуется блок питания с регулятором подачи напряжения. Далее:

При помощи регулятора поднять напряжение и замерить его до и после проверяемого элемента. Оно должно быть одинаковым.
Снова поднять и замерить напряжение.
Повторять регулировку и замер напряжения до момента появления разницы.
На этом моменте необходимо запомнить последнее значения в вольтах.
Сменить резистор 500 Ом на схожий элемент с сопротивлением в 10 Ом.
Поднять напряжение до рассчитанного значения.
Переключить мультиметр в режим амперметра.
Замерить мощность.

Данный способ не требует выпаивания из схемы, если светодиод уже подключен в цепь. Главное правильно определить полярность подключения.

Значимые характеристики защитных диодов

Uпроб. (пробоя)

Значение является показателем постоянного обратного напряжения. VRWM.

Наибольшее значение по импульсному напряжению ограничения. VCL, VCmax.

Рис 2 ВА характеристики защитного диода

TVS-диод может выполнять функцию стабилитрона. Но прежде необходимо проверить его максимально рассеиваемую мощность и динамический ток при Imax. и Imin.

Принципы действия

Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника

Существует два типа ограничительных стабилитронов:

Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.

Как проверить не выпаивая

Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.

Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».

Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.

Проверка целостности защитного диода

Рис 3 Проверка защитного диода

Как правильно подобрать защитный диод?

Определиться с типом напряжения (будет оно переменным или постоянным?);
TVS потребуется одно- или двунаправленный;
Узнать каков уровень номинального напряжения на линии, которую надо будет защищать;
Осведомиться о максимальном значении Iогр. и Uогр.max. в условиях нагрузки;
Выявить верхнюю и нижнюю температурную границу, при которой будет работать прибор;
Решить, каким образом будет монтироваться элемент (поверхностно/с помощью отверстий);
С опорой на все выявленные данные необходимо определиться с подходящей серией и оптимальным вариантом диода.

Кроме того, нужно учесть:

Насколько велико обратное напряжение диода (оно должно превышать номинальное напряжение схемы, если данный момент не учитывается, то диод будет «включаться» даже не имея на то причин);
Уровень Uогр. обязан быть меньше Umax. на линии, которую требуется защищать;
Что даже если диод выбран в соответствии со всеми нуждами, его действие всё равно нужно проверить во всём необходимом температурном диапазоне;
Удостовериться в том, что размеры диода и прочие нюансы позволяют его адекватный монтаж.

Защитный диод — гость нашего обзора полупроводников.

Мощность помех, влияющих на уровень напряжения в приборе, может быть различна. Для противостояния высокоэнергетическим импульсам возможно применение газовых разрядников и защитных тиристоров. Чтобы обезопаситься от средне- и маломощных воздействий больше подойдут защитные диоды и варисторы.