ปกติการตรวจสอบคุณสมบัติของ active device มักจะใช้เครื่องมือที่เรียกว่า Curve Tracer ซึ่งให้รายละเอียดข้อมูลมากแต่ก็ใช้ยากและมีราคาแพง ซึ่งในแง่ช่างเทคนิคใช้งานทั่วไปเขาต้องการแค่อยากจะรู้ว่าเสียหรือไม่เสียเท่านั้น เครื่องมือที่ใช้ก็มักจะมีแต่มัลติมีเตอร์ธรรมดา
หน้าตาเครื่อง Curve Tracer
ในอดีตเราใช้มีเตอร์เข็มเป็นตัวเช็คก็มีวิธีเช็คไม่ยาก (อ้างอิงจากรุ่นยอดนิยม คือ SANWA YX-360TR) และสามารถซื้อหรือทำให้มันวัดค่า และพวกดิจิตอลฯ ราคาจะยังแพงมากอยู่จึงไม่ค่อยจะมีใครใช้กัน ปัจจุบันแบบตัวเลขกลับนิยมใช้มากขึ้นขณะที่แบบเข็มกลับลดความนิยมลงมา แต่ข้อดีของแบบเข็มคือมันสามารถจ่ายกระแสได้สูงคือที่ตำแหน่ง R x 10 มันสามารถจ่ายกระแสได้ถึง 15 มิลลิแอมป์ซึ่งสามารถขับแอลอีดีได้อย่างสบาย ยิ่งตำแหน่ง R x 1 มันจะจ่ายกระแสได้ถึง 150 มิลลิแอมป์เลย ผิดกับดิจิตอลมีเตอร์ที่จ่ายกระแสได้ประมาณ 0.5 มิลลิแอมป์เท่านั้น (ในโหมดการวัดไดโอดเพื่อหาแรงดันฟอร์เวิร์ด) ดังนั้นจึงจะไม่สามารถตรวจวัดทรานซิสเตอร์ได้โดยตรง
ก็เลยทำชิ้นงานที่จะวัดทรานซิสเตอร์หรือเฟท โดยวงจรมีคุณสมบัติ คือ
- ปรับค่ากระแสไบอัสได้ 3 ค่า คือประมาณ 40 ไมโครแอมป์ 2.5 มิลลิแอมป์ และ 10 มิลลิแอมป์
- สามารถหาว่าเป็น NPN , N -ch หรือ PNP , P -ch ได้
- แสดงผลด้วยแอลอีดี ว่าดี-เสีย , N or P type , เกน (ดูหยาบๆ)
- หาเกนการขยายแม่นยำชึ้นด้วยการใช้มัลติมีเตอร์ (ควรเป็นดิจิตอล เพราะอิมพีแดนซ์สูงกว่าแบบเข็มมาก) มาเสริม
- สำหรับเฟทเหมาะแค่จะตรวจว่ามันทำงานหรือไม่เท่านั้น แต่ไม่เหมาะที่จะดูเกน (ค่าเป็นความนำไฟฟ้า)
หลักการ
ก็ไม่มีอะไรมากเพราะทั้งหมดคือเรื่องของไบอัสซิ่งเท่านั้นเอง เรารู้ว่าทรานซิสเตอร์ทำงานโดยป้อนกระแสอินพุทที่ขาเบส และทำให้เกิดกระแสด้านออกที่ขาคอลเลคเตอร์ แปรผันจำนวนเท่าตามกระแสอินพุท ยกเว้นที่จุดอิ่มตัวกระแสขาออกจะไม่เพิ่มไปกว่านี้ ผมให้กระแสอิ่มตัวอยู่ที่ประมาณไม่เกิน 20 มิลลิแอมป์เพื่อป้องกันแอลอีดีพัง ดังนั้นเกนการขยายจะวิ่งสูงสุดประมาณ 750 เท่าที่ 40 ไมโครแอมป์ก่อนถึงจุดอิ่มตัว
วงจร
DUT (Device Under Test) ก็เป็นอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์หรือเฟทที่ต้องการมาทดสอบ โดย R1 R2 R3 จะเป็นตัวจำกัดกระแสของแต่ละย่าน โดยมีค่าประมาณ 40 ไมโครแอมป์ 2.7 มิลลิแอมป์ และ 9.6 มิลลิแอมป์ ตามลำดับ หาได้จาก เอาแรงดันแหล่งจ่าย 6 โวลต์ หักแรงดันที่ตกคร่อม Vbe ที่ DUT ประมาณ 0.6 โวลต์ และหารด้วยค่าตัวต้านทานเช่น ที่ตำแหน่ง R1 คือ (6 - 0.6) / 120k จะได้ 45 ไมโครแอมป์ แต่กระแสส่วนหนึ่งประมาณ 4.45 ไมโตรแอมป์จะไหลผ่าน R4 ลงกราวด์ (มาจาก Vbe 0.6 / 150k) ดังนั้นกระแสที่ไหลเข้าขาเบสจะประมาณ 40 ไมโครแอมป์นั่นเอง แต่ค่าที่วัดจริงนั้นอาจต่างจากนี้เพราะ Vbe อาจจะเป็น 0.6 - 1.2 โวลต์ ตามขนาดของทรานซิสเตอร์ก็ได้ รวมถึงอิมพีแดนซ์ของวงจรกับมิเตอร์ที่มีผลต่อกันด้วย
R4 มีสำหรับป้องกันสัญญาณรบกวนอินพุท โดยจะไม่ให้ขาเบสต่อลอยไว้เฉยๆ เพราะจะทำให้แอลอีดีสว่างขึ้นเองได้ เหตุการณ์นี้อาจเกิดกับพวกเกนสูงๆ อย่างดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ที่มีเกนหลายพันจนถึงเป็นหมื่นเท่า ขนาดเอานิ้วแตะไฟยังสว่างได้เลย
หลอดแอลอีดีนั้นถูก R 5 จำกัดกระแสไว้สูงสุดที่ 20 มิลลิแอมป์ โดยคิดจากสภาวะทรานซิสเตอร์อิ่มตัว มีค่า Vce ประมาณ 0.5 โวลต์ (ปกติจะมี 0.2 - 2 โวลต์ ตามขนาดของทรานซิสเตอร์ที่มาวัด) โดยแรงดัน 6 โวลต์จะตกคร่อม ที่ไดโอดประมาณ 3.1 โวลต์ (เวลาเลือกที่ควรให้สีน้ำเงินจับคู่กับเขียว ที่มีแรงดันใช้งานแถวๆ 3.0 -3.2 โวลต์ หรือถ้าจะใช้สีแดงก็ให้จับคู่กับสีเหลืองที่มีแรงดัน 1.8 - 2.2 โวลต์ แต่ต้องเปลี่ยนค่า R 5 ใหม่) ดังนั้น (6 - 0.5 - 3.1) / 150 จะได้กระแสที่จุดอิ่มตัวที่ 16 มิลลิแอมป์นั่นเอง
ในกรณีวัดเฟทเนื่องจากอิมพีแดนซ์มันสูงมากโดยเฉพาะพวกมอสเฟท ดังนั้นค่าตัวต้านทานที่ใช้จำกัดกระแสอินพุทจะไม่มีผลใดๆ คือต่อจุดไหนก็เหมือนกัน (เฟททำงานคล้ายทรานซิสเตอร์ต่างกันแค่ป้อนด้วยแรงดันอินพุทขณะที่ทรานซิสเตอร์ใช้กระแสอินพุท เมื่อป้อนแรงดันอินพุทประมาณ 4-5 โวลต์ขึ้นไปเฟทจะเริ่มทำงาน จะทำให้กระแสขาออก หรือกระแสเดรนไหลนั่นเอง)
การหา N-type หรือ P-type ก็แค่สลับขั้วแหล่งจ่ายเท่านั้น ไม่มีความเสียหายเกิดขึ้นเพราะกระแสในวงจรน้อยมาก DUT และหลอดแอลอีดีสามารถทนแรงดันย้อนกลับได้สบาย
วัดเกนด้วยมัลติมีเตอร์
การวัดเกนที่แม่นยำขึ้น ทำได้โดยการลากจุดต่อเพื่อวัดแรงดันคร่อม R1 หรือ R2 หรือ R3 ตามที่เลือกกับลากสายเพื่อวัดคร่อม R5 อีกด้าน เอาแรงดันหารตัวต้านก็จะได้กระแสของแต่ละด้าน และจับด้านขาออกมาหารกับด้านอินพุทก็จะเป็นเกนนั่นเอง
การต่อวงจร
ก็ตามที่ออกแบบไว้ แต่ส่วนที่จะวัด กรณีลงแผ่นวงจรพิมพ์ ก็อาจจะหาโมเล็กซ์หรือคอนเนคเตอร์ จะได้ถอด DUT เข้าออกได้ง่าย รังถ่านต้องสามารถสลับขั้วกับบอร์ดได้ อย่าบัดกรียึดติดตายตัว
การใช้งาน
DUT ที่นำมาลองมี 3 ตัว คือ ทรานซิสเตอร์ NPN 2N5551 ทรานซิสเตอร์ PNP MPSA63 และ MOSFET VN2222 เริ่มแรกลองป้อนไบอัสที่ตำแหน่งประมาณ 9.5 มิลลิแอมป์ก่อน ถ้าหลอดไม่ติดก็ลองสลับขั้วไฟ ถ้าไฟติดสีเขียวแสดงว่าเป็น NPN หรือ N-ch กรณีเฟท ถ้าสีน้ำเงินก็เป็น PNP หรือ P -ch กรณีเฟท ลองปรับค่ากระแสอินพุทในกรณีที่ทรานซิสเตอร์เกนต่ำหรือปกติมีขนาดกระแสสูง ก็จะเห็นความสว่างที่หลอดเปลี่ยนไป
อย่าลืมว่าค่ากระแสที่เขียนใต้รูปทั้งหมดที่ไม่ได้วัดจะเป็นค่าประมาณจากการคำนวนเท่านั้น เพื่อให้รู้ถึงตำแหน่งต่างๆ ที่วัด
--------------------------------------------------------------------------------------
MPSA63 PNP Transistor
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 40 ไมโครแอมป์
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 2.5 มิลลิแอมป์แอมป์
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 8.3 มิลลิแอมป์ (ที่คำนวนคือ 9.6 มิลลิแอมป์)
หมายเหตุ เนื่องจาก MPSA63 เป็นดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีเกนสูงมากดังนั้นจึงไม่เห็นความต่างของแสงจากหลอดแอลอีดี (มันอิ่มตัวตั้งแต่ 40 ไมโครแอมป์แล้ว)
สัญญาณจากนิ้วสามารถขับอินพุทของดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ได้สบาย
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2N5551 NPN Transistor
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 40 ไมโครแอมป์
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 2.5 มิลลิแอมป์
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 9.6 มิลลิแอมป์
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
VN 2222 N-ch MOSFET
VN 2222 N-ch MOSFET ไม่ว่าใช้ตำแหน่งไหนค่ากระแสออกก็เท่ากัน
กระแสขาออกของ VN2222
ราคา (ไม่รวมถ่านไฟฉาย 4 ก้อน)
ตัวต้านทาน 5 ตัว ขนาด 0.25 วัตต์ ค่าตามที่ระบุในวงจร ประมาณ 2 บาท
แอลอีดี 2 หลอด หลอดละ 2.50 บาท รวม 5 บาท
ขั้วคอนเนคเตอร์สำหรับ DUT 2 บาท
แผ่นปริ้นท์ 12 บาท (ทำได้ 4 ชุด)
สวิทช์ selector 3 ตำแหน่ง 2 บาท
รังถ่าน AA 4 ก้อน ประมาณ 20 บาท
รวมประมาณ 34 บาท
ทำวงจรตรวจทรานซิสเตอร์และเฟทอย่างง่าย งบประมาณไม่เกิน 40 บาท (ไม่รวมแบต)
หน้าตาเครื่อง Curve Tracer
ในอดีตเราใช้มีเตอร์เข็มเป็นตัวเช็คก็มีวิธีเช็คไม่ยาก (อ้างอิงจากรุ่นยอดนิยม คือ SANWA YX-360TR) และสามารถซื้อหรือทำให้มันวัดค่า และพวกดิจิตอลฯ ราคาจะยังแพงมากอยู่จึงไม่ค่อยจะมีใครใช้กัน ปัจจุบันแบบตัวเลขกลับนิยมใช้มากขึ้นขณะที่แบบเข็มกลับลดความนิยมลงมา แต่ข้อดีของแบบเข็มคือมันสามารถจ่ายกระแสได้สูงคือที่ตำแหน่ง R x 10 มันสามารถจ่ายกระแสได้ถึง 15 มิลลิแอมป์ซึ่งสามารถขับแอลอีดีได้อย่างสบาย ยิ่งตำแหน่ง R x 1 มันจะจ่ายกระแสได้ถึง 150 มิลลิแอมป์เลย ผิดกับดิจิตอลมีเตอร์ที่จ่ายกระแสได้ประมาณ 0.5 มิลลิแอมป์เท่านั้น (ในโหมดการวัดไดโอดเพื่อหาแรงดันฟอร์เวิร์ด) ดังนั้นจึงจะไม่สามารถตรวจวัดทรานซิสเตอร์ได้โดยตรง
ก็เลยทำชิ้นงานที่จะวัดทรานซิสเตอร์หรือเฟท โดยวงจรมีคุณสมบัติ คือ
- ปรับค่ากระแสไบอัสได้ 3 ค่า คือประมาณ 40 ไมโครแอมป์ 2.5 มิลลิแอมป์ และ 10 มิลลิแอมป์
- สามารถหาว่าเป็น NPN , N -ch หรือ PNP , P -ch ได้
- แสดงผลด้วยแอลอีดี ว่าดี-เสีย , N or P type , เกน (ดูหยาบๆ)
- หาเกนการขยายแม่นยำชึ้นด้วยการใช้มัลติมีเตอร์ (ควรเป็นดิจิตอล เพราะอิมพีแดนซ์สูงกว่าแบบเข็มมาก) มาเสริม
- สำหรับเฟทเหมาะแค่จะตรวจว่ามันทำงานหรือไม่เท่านั้น แต่ไม่เหมาะที่จะดูเกน (ค่าเป็นความนำไฟฟ้า)
หลักการ
ก็ไม่มีอะไรมากเพราะทั้งหมดคือเรื่องของไบอัสซิ่งเท่านั้นเอง เรารู้ว่าทรานซิสเตอร์ทำงานโดยป้อนกระแสอินพุทที่ขาเบส และทำให้เกิดกระแสด้านออกที่ขาคอลเลคเตอร์ แปรผันจำนวนเท่าตามกระแสอินพุท ยกเว้นที่จุดอิ่มตัวกระแสขาออกจะไม่เพิ่มไปกว่านี้ ผมให้กระแสอิ่มตัวอยู่ที่ประมาณไม่เกิน 20 มิลลิแอมป์เพื่อป้องกันแอลอีดีพัง ดังนั้นเกนการขยายจะวิ่งสูงสุดประมาณ 750 เท่าที่ 40 ไมโครแอมป์ก่อนถึงจุดอิ่มตัว
วงจร
DUT (Device Under Test) ก็เป็นอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์หรือเฟทที่ต้องการมาทดสอบ โดย R1 R2 R3 จะเป็นตัวจำกัดกระแสของแต่ละย่าน โดยมีค่าประมาณ 40 ไมโครแอมป์ 2.7 มิลลิแอมป์ และ 9.6 มิลลิแอมป์ ตามลำดับ หาได้จาก เอาแรงดันแหล่งจ่าย 6 โวลต์ หักแรงดันที่ตกคร่อม Vbe ที่ DUT ประมาณ 0.6 โวลต์ และหารด้วยค่าตัวต้านทานเช่น ที่ตำแหน่ง R1 คือ (6 - 0.6) / 120k จะได้ 45 ไมโครแอมป์ แต่กระแสส่วนหนึ่งประมาณ 4.45 ไมโตรแอมป์จะไหลผ่าน R4 ลงกราวด์ (มาจาก Vbe 0.6 / 150k) ดังนั้นกระแสที่ไหลเข้าขาเบสจะประมาณ 40 ไมโครแอมป์นั่นเอง แต่ค่าที่วัดจริงนั้นอาจต่างจากนี้เพราะ Vbe อาจจะเป็น 0.6 - 1.2 โวลต์ ตามขนาดของทรานซิสเตอร์ก็ได้ รวมถึงอิมพีแดนซ์ของวงจรกับมิเตอร์ที่มีผลต่อกันด้วย
R4 มีสำหรับป้องกันสัญญาณรบกวนอินพุท โดยจะไม่ให้ขาเบสต่อลอยไว้เฉยๆ เพราะจะทำให้แอลอีดีสว่างขึ้นเองได้ เหตุการณ์นี้อาจเกิดกับพวกเกนสูงๆ อย่างดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ที่มีเกนหลายพันจนถึงเป็นหมื่นเท่า ขนาดเอานิ้วแตะไฟยังสว่างได้เลย
หลอดแอลอีดีนั้นถูก R 5 จำกัดกระแสไว้สูงสุดที่ 20 มิลลิแอมป์ โดยคิดจากสภาวะทรานซิสเตอร์อิ่มตัว มีค่า Vce ประมาณ 0.5 โวลต์ (ปกติจะมี 0.2 - 2 โวลต์ ตามขนาดของทรานซิสเตอร์ที่มาวัด) โดยแรงดัน 6 โวลต์จะตกคร่อม ที่ไดโอดประมาณ 3.1 โวลต์ (เวลาเลือกที่ควรให้สีน้ำเงินจับคู่กับเขียว ที่มีแรงดันใช้งานแถวๆ 3.0 -3.2 โวลต์ หรือถ้าจะใช้สีแดงก็ให้จับคู่กับสีเหลืองที่มีแรงดัน 1.8 - 2.2 โวลต์ แต่ต้องเปลี่ยนค่า R 5 ใหม่) ดังนั้น (6 - 0.5 - 3.1) / 150 จะได้กระแสที่จุดอิ่มตัวที่ 16 มิลลิแอมป์นั่นเอง
ในกรณีวัดเฟทเนื่องจากอิมพีแดนซ์มันสูงมากโดยเฉพาะพวกมอสเฟท ดังนั้นค่าตัวต้านทานที่ใช้จำกัดกระแสอินพุทจะไม่มีผลใดๆ คือต่อจุดไหนก็เหมือนกัน (เฟททำงานคล้ายทรานซิสเตอร์ต่างกันแค่ป้อนด้วยแรงดันอินพุทขณะที่ทรานซิสเตอร์ใช้กระแสอินพุท เมื่อป้อนแรงดันอินพุทประมาณ 4-5 โวลต์ขึ้นไปเฟทจะเริ่มทำงาน จะทำให้กระแสขาออก หรือกระแสเดรนไหลนั่นเอง)
การหา N-type หรือ P-type ก็แค่สลับขั้วแหล่งจ่ายเท่านั้น ไม่มีความเสียหายเกิดขึ้นเพราะกระแสในวงจรน้อยมาก DUT และหลอดแอลอีดีสามารถทนแรงดันย้อนกลับได้สบาย
วัดเกนด้วยมัลติมีเตอร์
การวัดเกนที่แม่นยำขึ้น ทำได้โดยการลากจุดต่อเพื่อวัดแรงดันคร่อม R1 หรือ R2 หรือ R3 ตามที่เลือกกับลากสายเพื่อวัดคร่อม R5 อีกด้าน เอาแรงดันหารตัวต้านก็จะได้กระแสของแต่ละด้าน และจับด้านขาออกมาหารกับด้านอินพุทก็จะเป็นเกนนั่นเอง
การต่อวงจร
ก็ตามที่ออกแบบไว้ แต่ส่วนที่จะวัด กรณีลงแผ่นวงจรพิมพ์ ก็อาจจะหาโมเล็กซ์หรือคอนเนคเตอร์ จะได้ถอด DUT เข้าออกได้ง่าย รังถ่านต้องสามารถสลับขั้วกับบอร์ดได้ อย่าบัดกรียึดติดตายตัว
การใช้งาน
DUT ที่นำมาลองมี 3 ตัว คือ ทรานซิสเตอร์ NPN 2N5551 ทรานซิสเตอร์ PNP MPSA63 และ MOSFET VN2222 เริ่มแรกลองป้อนไบอัสที่ตำแหน่งประมาณ 9.5 มิลลิแอมป์ก่อน ถ้าหลอดไม่ติดก็ลองสลับขั้วไฟ ถ้าไฟติดสีเขียวแสดงว่าเป็น NPN หรือ N-ch กรณีเฟท ถ้าสีน้ำเงินก็เป็น PNP หรือ P -ch กรณีเฟท ลองปรับค่ากระแสอินพุทในกรณีที่ทรานซิสเตอร์เกนต่ำหรือปกติมีขนาดกระแสสูง ก็จะเห็นความสว่างที่หลอดเปลี่ยนไป
อย่าลืมว่าค่ากระแสที่เขียนใต้รูปทั้งหมดที่ไม่ได้วัดจะเป็นค่าประมาณจากการคำนวนเท่านั้น เพื่อให้รู้ถึงตำแหน่งต่างๆ ที่วัด
--------------------------------------------------------------------------------------
MPSA63 PNP Transistor
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 40 ไมโครแอมป์
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 2.5 มิลลิแอมป์แอมป์
MPSA63 PNP Transistor วัดที่อินพุท 8.3 มิลลิแอมป์ (ที่คำนวนคือ 9.6 มิลลิแอมป์)
หมายเหตุ เนื่องจาก MPSA63 เป็นดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีเกนสูงมากดังนั้นจึงไม่เห็นความต่างของแสงจากหลอดแอลอีดี (มันอิ่มตัวตั้งแต่ 40 ไมโครแอมป์แล้ว)
สัญญาณจากนิ้วสามารถขับอินพุทของดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ได้สบาย
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2N5551 NPN Transistor
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 40 ไมโครแอมป์
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 2.5 มิลลิแอมป์
2N5551 NPN Transistor วัดที่อินพุท 9.6 มิลลิแอมป์
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
VN 2222 N-ch MOSFET
VN 2222 N-ch MOSFET ไม่ว่าใช้ตำแหน่งไหนค่ากระแสออกก็เท่ากัน
กระแสขาออกของ VN2222
ราคา (ไม่รวมถ่านไฟฉาย 4 ก้อน)
ตัวต้านทาน 5 ตัว ขนาด 0.25 วัตต์ ค่าตามที่ระบุในวงจร ประมาณ 2 บาท
แอลอีดี 2 หลอด หลอดละ 2.50 บาท รวม 5 บาท
ขั้วคอนเนคเตอร์สำหรับ DUT 2 บาท
แผ่นปริ้นท์ 12 บาท (ทำได้ 4 ชุด)
สวิทช์ selector 3 ตำแหน่ง 2 บาท
รังถ่าน AA 4 ก้อน ประมาณ 20 บาท
รวมประมาณ 34 บาท