MOSFET testen: Schritt-für-Schritt-Anleitung zur präzisen Leistungsbewertung

Ein MOSFET zu testen ist ein Transistortyp, der Spannung nutzt, um den Leitfähigkeitsgrad zu steuern. Er gehört zu den Feldeffekttransistoren.

Die Höhe der angelegten Spannung bestimmt die Leitfähigkeitsänderung des MOSFET. Diese Eigenschaft macht das Bauelement geeignet, Signale ähnlich wie ein Schalter zu regeln und zu verstärken.

Dennoch ist ein MOSFET ein komplexes Bauelement, das auch schwer zu konfigurieren ist. Daher ist die Prüfung seiner Wirksamkeit eine anspruchsvolle Aufgabe. Wenn Sie wissen möchten, wie man einen MOSFET testet, führen wir Sie ausführlich hindurch.

1. Wann muss man einen MOSFET testen?

Abbildung 1: Bestandteile eines MOSFET

Einen MOSFET vor dem Einbau in eine Schaltung zu testen, ist essenziell, um die anderen Komponenten zu schützen. Ein MOSFET besteht aus drei Hauptteilen: Drain, Source und Gate. Verwendet man einen defekten MOSFET, kommt es zu einem Kurzschluss zwischen Drain und Gate. Das schadet der Schaltung.

Die Folge dieses Kurzschlusses kann eine Drain-Spannungsrückkopplung sein, die auch den Gate-Anschluss betrifft. Nach Erreichen dieses Anschlusses wird die Spannung über den Gate-Widerstand an die Treiberschaltung weitergeleitet. Diese Übertragung kann zu weiteren Schäden an der Treiberschaltung führen. Um solche Schäden zu vermeiden, ist das Testen eines MOSFET vor der Verwendung unerlässlich, um die gesamte Schaltung nicht zu beschädigen.

2. Benötigte Komponenten zum Testen eines MOSFET

Abbildung 2: Ein Digitalmultimeter

Beim Testen eines MOSFET müssen Sie zunächst die notwendigen Komponenten zusammenstellen. Der am häufigsten verwendete MOSFET ist der N-Kanal-MOSFET, auch NMOS genannt. Das Testen des N-Kanal-MOSFET erfordert folgende Elemente:

• Eine 5V DC Stromquelle
• Ein Messgerät – dies kann entweder ein Ohmmeter oder ein Multimeter mit Widerstandsbereich sein.
• Ein Multimeter mit Diodenmodus
• Ein Q1 MOSFET
• Ein 100 Ohm Widerstand
• Ein 10k Ohm Widerstand
• Ein 220 Ohm Widerstand
• Eine universelle LED
• Ein Taster

3. Wie testet man einen MOSFET?

Man kann zwei Haupttechniken verwenden, um die Wirksamkeit eines MOSFET zu testen. Dazu gehören: Verwendung eines Messgeräts und Verwendung elektronischer Bauteile.

Methode 1: Verwendung eines Messgeräts

Abbildung 3: Ein Digitalmultimeter

Bei dieser Technik wird geprüft, ob der MOSFET funktioniert, indem man ihn mit einem Ohmmeter oder Multimeter testet. Für diese Option können Sie eine der folgenden drei Hauptmethoden wählen.

• Einen Diodentest durchführen. Dieser Vorgang erfordert ein Multimeter mit Diodenmodus.
• Widerstandstest.
• Man kann auch ein Multimeter und Ohmmeter im Diodenmodus verwenden.

Methode 2: MOSFET testen – Verwendung elektronischer Bauteile

Diese Methode erfordert den Aufbau einer Testschaltung, um zu prüfen, ob der MOSFET ordnungsgemäß funktioniert.

Abbildung 4: Eine elektrische Schaltungsplatine

Methode 3: MOSFET testen – Verwendung eines Messgeräts (alternativ)

Abbildung 5: Ein Messgerät

MOSFET testen – Diodentest

Dieser Test ist einfach durchzuführen, da man nur ein Multimeter mit Diodenmodus benötigt. Ein MOSFET hat eine interne Body-Diode. Daher ist die Body-Diode bei einem NMOS normalerweise von Source zu Drain. In diesem Fall ist die Anode am Source und die Kathode am Drain.

Der erhaltene Wert hängt von der Art der Diode ab. Wenn der MOSFET in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, ist der Spannungsabfall über der Diode in variierendem Maße geringer. Bei den meisten MOSFETs liegt der Vorwärtsspannungsabfall etwa zwischen 0,4 V und 0,9 V.

Wenn ein NMOS in Sperrrichtung vorgespannt ist, wirkt die Diode als offener Stromkreis. Eine Diode, die nicht in diesem Bereich liegt, ist wahrscheinlich defekt. Eine Diode, die auf dem Multimeter null anzeigt, ist ebenfalls fehlerhaft.

Abbildung 6: Ein Multimeter mit Nullanzeige

Im Folgenden sind einige der kritischen Schritte zum Testen der Leitfähigkeit eines MOSFET über den Diodentest:

1. Zuerst sicherstellen, dass das Multimeter im Diodenmodus ist.
2. Für den NMOS-Test den roten Messfühler des Multimeters mit dem MOSFET-Source und den schwarzen Messfühler mit dem Drain verbinden. In dieser Verbindung ist die Body-Diode in Vorwärtsrichtung. In diesem Modus sollte das Multimeter einen Wert zwischen 0,4 V und 0,9 V anzeigen. Zeigt das Multimeter null oder keine Anzeige, ist dieser MOSFET defekt.
3. Die Messfühleranschlüsse umkehren, um einen offenen Stromkreis zu erzeugen. Das Multimeter sollte in diesem Modus keine Anzeige geben, da die Diode nun in Sperrrichtung ist. Zeigt das Multimeter einen von Null verschiedenen Wert an, ist das Bauelement defekt.

MOSFET testen – Widerstandstest

Abbildung 7: Ein Ohmmeter

Wenn kein Auslöseimpuls am Gate-Anschluss des MOSFET anliegt, ist sein Drain-Source-Widerstand hoch. Der Widerstandstest nutzt diese Eigenschaft, um zu prüfen, ob der MOSFET defekt ist. Dieser Test ist ebenfalls einfach und erfordert nur ein Ohmmeter. Im Folgenden sind einige der grundlegenden Schritte zur Durchführung des Widerstandstests:

1. Ein gut funktionierender MOSFET sollte einen hohen Drain-Source-Widerstand anzeigen, unabhängig von der Anschluss polarity des Ohmmeter. Die Polarity der Verbindung ist daher für das Testergebnis unerheblich.
2. Man kann auch ein Ohmmeter statt eines Multimeters verwenden, um den Drain-Source-Widerstand zu prüfen. Das Multimeter auf Widerstandsmodus stellen, um den Test zu starten. Man sollte einen extrem hohen Widerstandswert erhalten. Der Widerstand eines MOSFET ist so hoch, dass diese Anzeige in Megaohm sein sollte.
3. Den aus dieser Messung erhaltenen Wert mit dem Datenblatt des MOSFET vergleichen. Wenn der Widerstandswert geringer ist als im Datenblatt angegeben oder null beträgt, ist er defekt. Das Messgerät sollte den Widerstand anzeigen, der im Datenblatt steht.

MOSFET testen – Mit Ohmmeter und Multimeter im Diodenmodus

Abbildung 8: MOSFET auf einem Motherboard

Die Prüfung der Wirksamkeit eines MOSFET mit dieser Methode löst den Gate-Anschluss des Bauelements aus. Dadurch wird der Drain-Source-Widerstand sehr niedrig. Der tatsächliche Wert, auf den dieser Widerstand abfällt, hängt von der Art des MOSFET ab.

Man kann einen MOSFET mit einem Multimeter auslösen, da das Messgerät eine Stromquelle, meist eine Batterie, hat. Daher wirkt das Messgerät im Diodenmodus als Stromquelle des MOSFET. Dennoch gibt es einige Vorsichtsmaßnahmen.

Sie sollten sicherstellen, dass die Schwellenwertspannung des MOSFET nicht zu groß ist. Die Schwellenwertspannung sollte im Bereich des Multimeters liegen für optimale Leistung.

Abbildung 9: Verschiedene MOSFET-Modelle

Die folgenden sind einige der wichtigsten Schritte bei der Durchführung dieses Tests:

1. Den Widerstandstest verwenden, um den Drain-Source-Widerstand zu identifizieren. Sie sollten den Wert des Drain-Source-Widerstands des MOSFET im ausgeschalteten Zustand notieren. Diesen Wert werden Sie im nächsten Schritt als Referenz verwenden.
2. Den MOSFET auslösen. Dies tun Sie, indem Sie zuerst sicherstellen, dass das Multimeter im Diodenmodus ist. Dann den schwarzen Messfühler an den Drain des MOSFET anschließen und den roten Messfühler für einige Sekunden auf das Gate legen. Dieser Vorgang löst das Gate aus, und der MOSFET sollte sich darüber einschalten.
3. Mit einem Ohmmeter den Drain-Source-Widerstand des MOSFET prüfen. Sie sollten einen sehr niedrigen Wert auf dem Ohmmeter erwarten, der gegen null tendiert. Erhalten Sie einen solchen Wert, ist der MOSFET in gutem Zustand.
4. Als Nächstes müssen Sie das Datenblatt des MOSFET prüfen, um den Drain-Source-Widerstand im eingeschalteten Zustand zu bestätigen. Vergleichen Sie den Datenblattwert mit Ihrer Messung. Wenn Ihre Messung signifikant vom Datenblattwert abweicht, ist der MOSFET defekt. Auch wenn Ihre Werte gleich sind wie die des MOSFET im gesperrten Modus, hat er Fehler.
5. Wenn Sie feststellen, dass die Messung im eingeschalteten Modus mit dem Datenblattwert übereinstimmt, müssen Sie weitere Tests durchführen. Zuerst den MOSFET entladen, indem Sie Drain oder Gate kurzschließen. Sie können einen Finger oder einen Drahtbrücken verwenden.
6. Zuletzt müssen Sie den Drain-Source-Widerstand mit der Widerstandstechnik testen. Diese Messung sollte der vorherigen Messung des Geräts im ausgeschalteten Zustand ähnlich sein. Wenn dies nicht der Fall ist, befindet sich der MOSFET in einem fehlerhaften Zustand.

Methode 2: MOSFET testen – Verwendung elektronischer Bauteile

Diese Methode erfordert den Aufbau einer Testschaltung, um zu prüfen, ob der MOSFET ordnungsgemäß funktioniert.

Abbildung 10: Eine elektronische Schaltungsplatine

Diese Methode liefert die genauesten Ergebnisse beim Testen der Wirksamkeit eines MOSFET. Sie müssen dennoch zunächst eine Schaltung mit diesen Schritten aufbauen:

1. Einen Gate-Auslöseimpuls erzeugen. Die an der Last angeschlossene LED zeigt an, ob der MOSFET ein- oder ausgeschaltet ist.
2. Wenn die Schaltung betriebsbereit ist, wirkt der Gate-Source-Widerstand des MOSFET als Pull-Down-Widerstand. Er schützt den MOSFET auch vor Schäden durch Entladen der parasitären Kapazität des MOSFET.
3. Zunächst, wenn der Taster im Normalzustand ist, ist der Drain-Source-Widerstand zu hoch. Daher sollte die LED in diesem Zustand aus bleiben, was zeigt, dass der MOSFET aus ist. Wenn die LED an ist, ist dieser MOSFET defekt.
4. Wenn Sie den Taster drücken, geht der Drain-Source-Widerstand auf sehr niedrige Werte. Er sollte die LED zum Leuchten bringen, was anzeigt, dass der MOSFET eingeschaltet ist. Bleibt die LED aus, während der MOSFET eingeschaltet ist, ist er in diesem Modus defekt.
5. Wenn Sie den Taster loslassen, wird der Stromkreis unterbrochen, und die LED sollte ausgehen. Wenn die LED nach Loslassen des Tasters an bleibt, ist dieser MOSFET ebenfalls fehlerhaft.

Abbildung 11: Komponenten zum Testen eines MOSFET

Es gibt mehrere Vorsichtsmaßnahmen, die Sie beim Testen eines MOSFET beachten müssen. Dazu gehören:

1. Sie müssen sicherstellen, dass die Eingangsspannung größer oder gleich der Schwellenwertspannung des MOSFET ist.
2. Sie sollten auch die Drain-Spannung und Gate-Spannung des MOSFET nicht über die Durchbruchsspannung hinaus überschreiten.
3. Die verwendete LED benötigt etwa 20 mA. Sie sollten daher einen geeigneten Strombegrenzungswiderstand wählen, um die LED zu betreiben.
4. Sie sollten immer einen Gate-Source-Widerstand in Ihren Verbindungen verwenden. Er hilft, Rauschen am Gate zu vermeiden und erleichtert die Entladung der parasitären Kapazität des Bauelements.
5. Sie sollten auch immer einen niedrigen Widerstandsbereich am MOSFET-Gate verwenden. Er sollte etwa zwischen 10 Ohm und 500 Ohm liegen.
6. Zuletzt sollten Sie beim Testen über die Testschaltungstechnik sicherstellen, dass Sie die Low-Side-Schaltenschaltung verwenden. Andernfalls funktioniert der MOSFET nicht.

Fazit

Wie in diesem Artikel hervorgehoben, müssen Sie testen, ob ein MOSFET defekt ist, bevor Sie ihn verwenden. Ein fehlerhafter kann potenziell viele Probleme in der Schaltung verursachen.

Wir haben alle kritischen Erkenntnisse zum Testen eines MOSFET dargelegt. Sie sind frei, eine der oben genannten Techniken zu verwenden. Jede dieser Methoden sollte effektiv und ohne Probleme für Sie funktionieren. Wir sind auch verpflichtet, Expertenrat zu MOSFETs und anderen elektronischen Bauelementen zu geben. Kontaktieren Sie uns, und unser Expertenteam wird Ihre Fragen so schnell wie möglich beantworten. Wir sind hier, um Ihnen zu helfen.

https://www.youtube.com/watch?v=KwZpTVaQG7w

Video: MOSFET testen