Diodatest multimetrů — jak to funguje

Před časem se objevil zajímavý dotaz — jak poznat darlington. První, co vás napadne, je pokud nezapojím kolektor, mám v této situaci mezí bází a emitorem dva PN přechody, takže by tam měl být dvojnásobný úbytek proti křemíkovému PN přechodu. Bohužel se ukázalo, že přesně takhle to nefunguje, což vyvolalo druhou otázku — jak vlastně funguje diodatest. Jistě, ukazuje napětí na PN přechodu, ale při jakém proudu? PN přechod má nějakou svoji V-A charakteristiku (definovanou shockleyovou rovnicí), takže indikovaná hodnota napětí bude záviset na dodávaném proudu, obzvláště pokud tento proud bude velmi malý.

Metodika

Rozhodla jsem se rozdělit testy jednotlivých multimetrů na dvě části:

• praktická část
• analytická část

Praktická část

Postupně změříme několik součástek a porovnáme výsledky. Vybrala jsem:

• tranzistor BD139 – zástupce malého výkonového tranzistoru, budeme měřit jeho přechod B-E
• tranzistor TIP136 – zástupce výkonového darlingtonu, opět budeme měřit jeho B-E přechod, bez připojeného kolektoru
• dioda 1N4148 – zástupce malé signálové křemíkové diody
• dioda 1N4007 – zástupce 1A usměrňovací křemíkové diody
• dioda 1N5404 – zástupce 3A usměrňovací křemíkové diody

Analytická část

Podíváme se hlouběji na V-A charakteristiku diodatestu porovnávaných multimetrů. Na výstup multimetru v režimu diodatest připojíme odporovou dekádu. Postupně nastavujeme dekádu tak, abychom dosáhli indikaci vybraných napětí na multimetru. Tímto získáme odpor při známém napětí, čili můžeme vypočítat I=U/R, čímž získáváme proud při daném napětí, takže dostáváme V-A charakteristiku.

Rozhodla jsem se měřit při napětích 0.5V, 1V, 1.5V, 2V a 2.5V, bohužel se ukázalo, že jeden z multimetrů měří toliko do 1V, tudíž jsem jej změřila ještě na napětích 200mV, 400mV, 600mV a 800mV.

Krom toho byly změřeny napětí na výstupu multimetru naprázdno (Uo) a proud ve zkratu (Is). Měření napětí bylo prováděno přístrojem M1T290, jehož vstupní odpor je na vhodných napěťových rozsazích řádově v GΩ.

Naměřené výsledky

Owon HDS160

• Uo = 3.2447V
• Is = 362.1µA
• Ube(BD139) = 0.6452V
• Ube(TIP136) = 0.5338V
• Uf(1N4148) = 0.5461V
• Uf(1N4007) = 0.5501V
• Uf(1N5404) = 0.4701V

U	R	I
0.5000V	1383.0Ω	361.5329µA
1.0000V	2772.1Ω	360.7373µA
1.5000V	4165.1Ω	360.1354µA
2.0000V	5594.0Ω	357.5259µA
2.5000V	11673.5Ω	214.2603µA

Owon HD160 jako jediný měří konstantním proudem, tedy v rozsahu do 2V, čili výsledky jsou v tomto případě přinejmenším zasazeny do předvídatelného rámce.

Owon B-35T+

• Uo = 2.6477V
• Is = 1139.0µA
• Ube(BD139) = 0.697V
• Ube(TIP136) = 0.579V
• Uf(1N4148) = 0.616V
• Uf(1N4007) = 0.610V
• Uf(1N5404) = 0.533V

U	R	I
0.500V	523.0Ω	956.0230µA
1.000V	1357.0Ω	736.9197µA
1.500V	2883.0Ω	520.2914µA
1.999V	6550.0Ω	305.1908µA

UNI-T UT125C

• Uo = 1.50861V
• Is = 531.7µA
• Ube(BD139) = 0.633V
• Ube(TIP136) = 0.526V
• Uf(1N4148) = 0.541V
• Uf(1N4007) = 0.540V
• Uf(1N5404) = 0.464V

U	R	I
0.200V	439.0Ω	455.5809µA
0.400V	1040.0Ω	373.8318µA
0.500V	1423.0Ω	351.3703µA
0.600V	1903.0Ω	315.2917µA
0.800V	3226.0Ω	244.9480µA
1.000V	5680.0Ω	176.0563µA

Jiný způsob měření charakteristiky PN přechodu

Jak by měření vypadalo kdyby se používaly trochu vyšší proudy? Není tak velký problém to zkusit. Dioda připojena na výstup procesního kalibrátoru nastaveného na 8mA nebo 10mA (rozhodla jsem se pro tyto dvě hodnoty, trefuji tím totiž kolena dvou použitých diod), paralelně k diodě připojen voltmetr s vysokým vnitřním odporem (M1T290). Výsledky uvedeny v tabulce současně s hodnotami změřenými pomocí diodatestu multimetrů.

Metoda	1N4148	1N4007	1N5404
8mA	0.7078V	0.7021V	-
10mA	0.7243V	0.7124V	0.6324V
HDS160	0.5461V	0.5501V	0.4701V
B-35T+	0.616V	0.610V	0.533V
U125C	0.541V	0.540V	0.464V

Závěr

Pokud se podívám na změřená napětí všech zkoumaných PN přechodů a seřadím multimetry od nejmenší naměřené hodnoty po největší, obdržím ve všech případech pořadí UT125C, HDS160 a B-35T+. Naměřené hodnoty mezi nejmenším a největším naměřeným napětím na přechodu se mění v rozsahu cca 70mV, což je vzhledem k měřeným hodnotám rámcově 14%, což mi připadá jako hodně. Dále se při měření multimetry (tj. malými proudy) diody 1N4148 a 1N4007 od sebe úbytkem příliš neliší, totéž platí ještě při 8mA, rozdíl se začne projevovat až při 10mA a to citelně. U diody 1N5404 se nepodařilo ani 20mA dosáhnout kolena charakteristiky. Stále si nejsem jistá k čemu se vlastně diodatest hodí. Příčetné mi to připadá pouze u HDS160, kde se používá konstantní proud, takže přinejmenším vím co od toho čekat. Každopádně bych byla velice opatrná s jakoukoliv diagnostickou metodikou pověšenou na diodatest. Může se na různých multimetrech chovat odlišně.