Как проверить диод омметром

Как проверить диод мультиметром. Подробная инструкция

В данной статье объясним как проверить диод мультиметром. Полупроводниковый диод, как компонент электронной схемы, довольно часто выходит из строя по различным причинам, например, превышение максимально допустимого прямого тока, обратного напряжения и тому подобное. Различают два вида неисправности диода – пробой и короткое замыкание.

Действие диода, как полупроводникового прибора с p-n переходом, заключается в том, что он пропускает электрический ток только в одном направлении (от анода к катоду), в обратном же направлении (от катода к аноду) ток не течет.

Зная это свойство диода можно легко проверить его на неисправность при помощи обычного мультиметра.

Как проверить диод мультиметром

Обычные диоды, так же как и стабилитроны, можно проверить с помощью мультиметра. Чтобы проверить этот полупроводниковый прибор с помощью цифрового мультиметра, установите переключатель мультиметра в режим проверки диодов, обычно данный режим имеет значок диода:

Следует отметить, что при проверке в данном режиме, на мультиметре отображается прямое напряжение, а не сопротивление, когда просто прозванивают диод в режиме сопротивления.

Признаки исправного диода:

• При подключении плюсового щупа (красный) мультиметра к аноду диода, а минусового щупа (черный) к катоду диода на экране мультиметра должна высветиться определенная величина прямого напряжения данного диода. У разных типов диодов прямое напряжение отличается. Так у германиевых диодов оно составляет примерно 0,3…0,7 вольт, у кремниевых диодов 0,7…1,0 вольта. Хотя некоторые типы мультиметров могут показывать более низкое значение прямого напряжения в режиме проверки.

• И на оборот, при подключении минусового щупа мультиметра к аноду диода, а плюсового щупа к катоду диода на экране будет ноль.

При иных показаниях мультиметра можно утверждать о неисправности проверяемого диода.

Альтернативный способ проверки исправности диода

В том случае, если у вас мультиметр не снабжен режимом проверки диодов, то проверить диод можно по простой схеме, которая приведена ниже.

При данной проверке, мультимет необходимо перевести в режим измерения постоянного напряжения. При том подключении исправного диода, как указано на схеме, вольтметр покажет прямое напряжение на диоде. Если теперь выводы диода поменять местами, то он не будет проводить ток, а вольтметр укажет напряжение питания (в данном случае 5 вольт).

Так же можно прозвонить диод и определить его общее состояние путем измерения сопротивления, как в прямом, так и в обратном направлении.

Для этого необходимо перевести мультиметр в режим измерения сопротивления, диапазон до 2 кОм. При подключении диода в прямом направлении (красный к аноду, черный к катоду) измерительный прибор покажет сопротивление несколько сотен Ом, в обратном направлении прибор покажет символ разрыва цепи, что говорит об очень большом сопротивлении.

Как проверить диодный мост

Прежде чем перейти к вопросу проверки диодного моста, вкратце приведем его описание. Диодный мост представляет собой сборку из четырех диодов, соединенных таким образом, что переменное напряжение (AC), подаваемое к двум из четырех выводов диодного моста, переходит в постоянное напряжение (DC) снимаемое с двух других его выводов.

Таким образом, предназначение диодного моста – выпрямление переменного напряжения с целью получения постоянного напряжения.

Диодный (выпрямительный) мост представляет собой четыре выпрямительных диода соединенных по определенной схеме:

Поскольку диодный мост предназначен для выпрямления переменного напряжения (синусоиды), то при первой полуволне переменного напряжения в работе участвуют одна пара диодов:

а при следующей полуволне работает другая пара выпрямительных диодов:

Проверка диодного моста ничем не отличается от проверки обычного диода. Просто необходимо определиться, к каким выводам подключать мультиметр. Условно пронумеруем выводы выпрямителя от 1 до 4:

Отсюда следует, что для проверки диодного моста нам достаточно прозвонить 4 диода:

• 1-й: выводы 1 – 2;
• 2-й: выводы 2 – 3;
• 3-й: выводы 1 – 4;
• 4-й: выводы 4 – 3;

При проверке, необходимо руководствоваться на показания мультиметра, как и при проверке обычных диодов.

Как проверить диод?

Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.

Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.

У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.

На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.

Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.

Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение (+), а к катоду – отрицательное, т.е. (—). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.

При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (—), а к катоду положительное (+), то диод закрыт и не пропускает ток.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.

У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.

Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе. Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть «дверь» для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.

В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой (—) вывод тестера, а к катоду плюсовой (+), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.

В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо V_f), что дословно переводится как «падение напряжения в прямом включении«.

Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.

Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.

Проверка диода.

Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.

Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.

Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.

Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент.

Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов. Не забывайте об этом важном правиле!

Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп (красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.

Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).

Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (I_обр). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.

Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.

На дисплее покажется «1» в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.

Многие задаются вопросом: «Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?» Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.

Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!

В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.

Неисправности диода.

У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв.

• Пробой. При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.
• Обрыв. При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – «1». При таком дефекте диод представляет собой изолятор. «Диагноз» – обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие «жиденькие» и при частом использовании легко рвутся.

А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе – Forward Voltage Drop (V_f)) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.

Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин V_f, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.

Проверка диодов

Проверка диодов цифровым мультиметром выполняется одним из двух способов:

1. Режим проверки диодов: рекомендуется в большинстве случаев.
2. Режим измерения сопротивления: обычно используется в тех случаях, когда на мультиметре не предусмотрен режим проверки диодов.

Примечание. В некоторых случаях для проверки требуется отсоединить один выход диода от цепи.

Что необходимо знать о проверке диодов в режиме измерения сопротивления:

• Не всегда позволяет определить, исправен диод или нет.
• Проверку в таком режиме не рекомендуется проводить для подключенного к цепи диода, поскольку показания могут быть ошибочными.
• В некоторых областях применения этот режим МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ для подтверждения неисправности диода после того, как проверка диодов выявила неисправность.

Для оптимальной проверки необходимо измерить падение напряжения на диоде при прямом смещении. Диод с прямым смещением действует как замкнутый переключатель, который обеспечивает прохождение тока.

В режиме проверки диодов мультиметр создает небольшое напряжение между измерительными проводами. Мультиметр показывает падение напряжения, когда измерительные провода подключены к диоду с прямым смещением. Проверку диодов следует выполнять следующим образом:

1. Убедитесь, что a) в цепь не поступает питание, и б) на диоде отсутствует напряжение. Напряжение в цепи может присутствовать из-за заряженных конденсаторов. В этом случае необходимо разрядить конденсаторы. В соответствии с требованиями настройте мультиметр на измерение напряжения переменного или постоянного тока.
2. Переведите регулятор (поворотный переключатель) в положение режима проверки диодов ( ). Эта функция на регуляторе может быть совмещена с другой функцией.
3. Подсоедините измерительные провода к диоду. Запишите полученный результат.
4. Поменяйте местами измерительные провода. Запишите полученный результат.

Анализ результатов проверки диодов

• Для наиболее распространенных кремниевых диодов падение напряжения составляет от 0,5 до 0,8 В, что свидетельствует об исправности диода с прямым смещением. Падение напряжения на некоторых германиевых диодах составляет от 0,2 до 0,3 В.
• При обратном смещении исправного диода на экране мультиметра отображается OL. OL указывает на то, что диод работает как разомкнутый переключатель.
• Неисправный диод (с обрывом) делает невозможным прохождение тока в любом направлении. Если диод имеет обрыв, мультиметр отображает OL для обоих направлений.
• На диоде с коротким замыканием наблюдается одинаковое падение напряжения (приблизительно 0,4 В) в обоих направлениях.

Мультиметр в режиме измерения сопротивления (Ω) можно использовать для проведения дополнительной проверки диода или, как уже говорилось ранее, в тех случаях, если на мультиметре не предусмотрен режим проверки диода.

Диод имеет прямое смещение, если положительный (красный) измерительный провод подсоединен к аноду, а отрицательный (черный) измерительный провод — к катоду.

• Сопротивление исправного диода с прямым смещением должно находиться в диапазоне от 1000 Ом до 10 МОм.
• При прямом смещении диода показания сопротивления будут высокими, так как ток от мультиметра проходит через диод, результатом чего становится высокое сопротивление, которое требуется для проверки.

Диод имеет обратное смещение, если положительный (красный) измерительный провод подсоединен к катоду, а отрицательный (черный) измерительный провод — к аноду.

• Если диод с обратным смещением исправен, на мультиметре отображается OL. Диод неисправен, если показания одинаковы для обоих направлений.

Проверку в режиме измерения сопротивления следует выполнять следующим образом:

1. Убедитесь, что a) в цепь не поступает питание, и б) на диоде отсутствует напряжение. Напряжение в цепи может присутствовать из-за заряженных конденсаторов. В этом случае необходимо разрядить конденсаторы. В соответствии с требованиями настройте мультиметр на измерение напряжения переменного или постоянного тока.
2. Переведите регулятор в положение измерения сопротивления (Ω). Эта функция на регуляторе может быть совмещена с другой функцией.
3. Отсоедините диод от цепи и подключите к нему измерительные провода. Запишите полученный результат.
4. Поменяйте местами измерительные провода. Запишите полученный результат.
5. Для получения достоверных результатов сравните показания, полученные в режиме измерения сопротивления, с показаниями для известного исправного диода.

Проверка диодов мультиметром

И для любителей, и для профессионалов электроники очень важным умением является способность определить полярность (где катод, а где анод) и работоспособность диода. Так как мы знаем, что диод, по сути, является не более, чем односторонним клапаном для электричества, то вероятно, мы можем проверить его однонаправленный характер с помощью омметра, измеряющего сопротивление по постоянному току (питающегося от батареи), как показано на рисунке ниже. При подключении диода одним способом мультиметр должен показать очень низкое сопротивление на рисунке (a). При подключении диода другим способом мультиметр должен показать очень большое сопротивление на рисунке (b) (некоторые модели цифровых мультиметров в этом случае показывают «OL»).

Конечно, чтобы определить, какое вывод диода является катодом, а какой – анодом, вы должны точно знать, какой вывод мультиметра является положительным (+), а какой – отрицательным (-), когда на нем выбран режим «сопротивление» или «Ω». В большинстве цифровых мультиметров, которые я видел, красный вывод используется, как положительный, а черный, как отрицательный, в соответствии с соглашением о цветовой маркировке электроники.

Одна из проблем использования омметра для проверки диода заключается в том, что мы имеем только качественное значение, а не количественное. Другими словами, омметр говорит вам, только в каком направлении диод проводит ток; полученное при измерении низкое значение сопротивления бесполезно. Если омметр показывает значение «1,73 ома» при прямом смещении диода, то число 1,7 Ом не представляет для нас, как для техников или разработчиков схем, никакой реально полезной количественной оценки. Оно не представляет собой ни прямое падение напряжения, ни величину сопротивления материала полупроводника самого диода; это число скорее зависит от обеих величин и будет изменяться в зависимости от конкретного омметра, используемого для измерения.

По этой причини, некоторые производители цифровых мультиметров оснащают свои измерительные приборы специальной функцией «проверка диода», которая показывает реальное прямое падение напряжения на диоде в вольтах, а не значение «сопротивления» в омах. Эти измерительные приборы работают, пропуская через диод небольшой ток и измеряя падение напряжения между двумя измерительными щупами (рисунок ниже).

Показание прямого напряжения, полученное таким образом с помощью мультиметра обычно меньше, чем «нормальное» падение в 0,7 вольта для кремниевых диодов и 0,3 вольта для германиевых диодов, так как ток, обеспечиваемый измерительным прибором, довольно мал. Если у вас нет мультиметра с функцией проверки диодов, или вы хотели бы измерить прямое падение напряжения на диоде при другом токе, то можно собрать схему из батареи, резистора и вольтметра.

Подключение диода в этой тестовой схеме в обратном направлении просто приведет к тому, что вольтметр покажет полное напряжение батареи.

Если эта схема была разработана для обеспечения протекания через диод тока постоянной (или почти) величины, несмотря на изменения прямого падения напряжения, то она может быть использована в качестве основы для инструмента, измеряющего температуру: измеренное на диоде напряжение будет обратно пропорционально температуре перехода диода. Конечно, ток через диод должен быть минимален, чтобы самонагревания (значительного количества рассеиваемой диодом мощности), которое могло бы помешать измерению температуры.

Помните, что некоторые цифровые мультиметры, оснащенные функцией «проверка диода», при работе в обычном режиме «сопротивление» (Ω) могут выдавать очень низкое тестовое напряжение (менее 0,3 вольт), слишком низкое для полного схлопывания (сжатия) обедненной области PN перехода. Суть в том, что тестирования полупроводниковых приборов здесь должна использоваться функция «проверка диода», а функция «сопротивления» – для всего остального. Использование очень низкого тестового напряжения для измерения сопротивления облегчает процесс измерения сопротивления неполупроводниковых компонентов, подключенных к полупроводниковым компонентам, так как переходы полупроводникового компонента не будут смещены такими низкими напряжениями в прямом направлении.

Рассмотрим пример резистора и диода, соединенных параллельно и припаянных к печатной плате. Как правило, перед измерением сопротивления резистора необходимо было бы выпаять его из схемы (отсоединить резистор от остальных компонентов), в противном случае любые параллельно подключенные компоненты будут влиять на полученные показания. При использовании мультиметра, который выдает на щупы очень низкое тестовое напряжение в режиме «сопротивление», на PN переход диода не будет подано напряжение, достаточное для того, чтобы он был смещен в прямом направлении, и, следовательно, диод будет пропускать незначительный ток. Следовательно, измерительный прибор «видит» диод, как разрыв, и показывает сопротивление только резистора (рисунок ниже).

Если использовать такой омметр для проверки диода, он покажет очень высокое сопротивление (много мегаом), даже если подключить диод в «правильном» (для прямого смещения) направлении (рисунок ниже).

Величина обратного напряжения диода измеряется не так легко, так как превышение обратного напряжения на обычном диоде приводит к его разрушению. Хотя существуют специальные типы диодов, разработанные для «пробоя» в режиме обратного смещения без повреждения диода (так называемые стабилитроны), которые тестируются в той же схеме источник/резистор/вольтметр при условии, что источник напряжения обеспечивает величину напряжения, достаточную для перехода диода в область пробоя. Более подробную информацию об этом читайте в одной из следующих статей этой главы.

Подведем итоги

• Омметр может быть использован для качественной оценки работоспособности диода. При подключении диода в одном направлении должно получено низкое сопротивление, а подключении в другом направлении – очень высокое сопротивление. При использовании для этой цели омметра, убедитесь, что знаете, какой из тестовых щупов положительный, а какой отрицательный!
• Некоторые мультиметры имеют функцию «проверка диода», которая отображает фактическое прямое напряжение диода, когда он проводит ток. Такие измерительные приборы обычно показывают слегка заниженное значение прямого напряжения, по сравнению с «номинальным» значением, из-за очень маленькой величины тока, используемой для проверки.