Como testar MOSFETs de Potência 4q5020

Por Newton C. Braga

Um componente que pode ser encontrado na maioria das aplicações de potência, incluindo as placas usadas nos circuitos de elevadores, é o transistor de efeito de campo de potência ou Metal-Oxide Complementary Field Effect Transistor ou abreviadamente MOSFET.

Este componente, por trabalhar com correntes intensas e tensões elevadas perto de seu limite, é um dos que mais queimam nas aplicações em que estão presentes. Isso significa que o profissional de manutenção de elevadores, com frequência, encontrará uma placa em que este componente pode ser responsável pelo seu não funcionamento e assim, deve estar preparado para saber como testá-lo.

Neste artigo, que também está na nossa série de livros “Como Testar Componentes” em quatro volumes, ensinamos como fazer o teste dos MOSFETs usando o multímetro comum e também outros recursos que podem ser importantes para saber se estão em condições de uso e até fazer a identificação de seus terminais.

Link para os livros: https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/livros-tecnicos.html

O que são

   Os MOSFETs ou Transistores de Efeito de Campo MOS (Metal-Oxide Semiconductor) são dispositivos da família dos semicondutores com o símbolo e estrutura mostrados na figura 1.

(figura 1)

Esses transistores operam de modo similar aos transistores de efeito de campo de junção (JFET), exceto pelo fato de que o eletrodo de comporta (gate) é totalmente isolado do canal por uma microscópica camada de óxido de metal (daí o seu nome). Quando uma tensão é aplicada ao eletrodo de comporta (gate ou g), ela cria um campo elétrico que controla o fluxo de corrente entre o dreno (d) e a fonte (s).

Existem famílias de tipos de baixas potências, indicados para aplicações de áudio e RF, enquanto existem tipos de alta potência indicados para aplicações em baixas frequências e controle como os usados nos circuitos de elevadores. Os tipos de alta potência ou MOSFETs (Power MOSFETs) são projetados para controlar intensas sob tensões que chegam a mais de 1000 V. Na figura 2, temos os símbolos adotados para representar os tipos de canal N e canal P, assim como os aspectos mais comuns em que eles são encontrados.

(figura 2)

O que testar

O teste mais simples é feito com o multímetro ou provador de continuidade e permite detectar apenas quando o componente está em curto. Testes mais completos podem ser feitos com circuitos simples de simulação ou ainda com o osciloscópio com a ajuda do gerador de funções.

    Vamos descrever, a seguir, alguns testes que podem ser feitos com instrumentos que dependem da disponibilidade de cada um.

• Multímetro ou provador de continuidade
• Circuito de teste
• Traçador de curvas e osciloscópio

1. Multímetro ou provador de continuidade

O que se faz neste caso é medir a resistência entre os diversos terminais do componente. Um componente em curto pode ser facilmente descoberto com esse teste. Evidentemente, somente no caso de haver curto é que detectamos um componente ruim. Se o problema não for curto-circuito, então outros testes devem ser realizados.

Procedimento

a) Coloque o multímetro numa escala intermediária de resistências (ohms x 10 ou ohms x 100 para os analógicos 2000/20 000 ohms para os digitais). Para os analógicos é preciso zerar antes de usar. No caso do provador de continuidade, prepare o instrumento para uso.

b) Retire o MOSFET de potência do circuito e identifique os terminais (na verdade, o teste dado também pode servir para fazer a identificação dos terminais).

c) Meça a resistência de forma combinada entre todos os terminais.

A figura 3 mostra como realizar este teste.

(figura 3)

Importante

Esses componentes, assim como os JFETs, são sensíveis à descargas estáticas (ESD). Um simples toque nos seus terminais, havendo carga acumulado no seu corpo, pode causar sua queima. Nunca segure o componente pelos terminais ao fazer os testes.

Interpretação dos Resultados

Se as resistências lidas forem as indicadas na figura, então, com certeza, o componente está bom (o teste não revela se o componente está aberto). No entanto, uma resistência anormalmente baixa numa medida em que o correto seria uma resistência elevada ou infinita indica fuga ou curto.

Lembramos que podem existir tipos modernos com pequenas diferenças de características e eventualmente diodos internos de proteção que alteram os testes. Uma olhada no datasheet é recomendada.

2. Usando um circuito de teste

Uma forma simples de se testar de maneira dinâmica um transistor de efeito de campo de potência é a que faz uso de um circuito de teste. Na figura 4, mostramos um circuito simples que pode ser usado para essa finalidade.

(figura 4)

Esse circuito testa MOSFETs de canal N com correntes de dreno a partir de 500 mA. Para MOSFETs de canal P, basta inverter a polaridade da alimentação e de todos os componentes polarizados do circuito. A lâmpada vai determinar a corrente de teste, observando-se que existem tipos de potência em que está especificada uma corrente mínima de dreno para que ele opere satisfatoriamente. Essa corrente vai determinar as características mínimas da lâmpada que deve ser usada no provador.

Procedimento

a) Identifique os terminais do transistor MOSFET de potência em teste e coloque-o no circuito de prova mostrado na figura.

b) Ligue a alimentação do circuito. Não será preciso dotar o transistor de radiador de calor, pois a corrente de teste é pequena em relação à sua capacidade de dissipação.

c) Observe o que acontece com a lâmpada indicadora e depois aperte o interruptor S1.

Interpretação dos Resultados

Se a lâmpada acender tão logo a alimentação do circuito seja estabelecida, então o MOSFET de potência se encontra em curto. Um brilho fraco nessas condições indica que o transistor tem fugas.

Se a lâmpada não acender, aperte S1. Se acender agora, então o MOSFET de potência se encontra bom. Se a lâmpada não acender, então isso indica que o transistor se encontra aberto.

3. Osciloscópio e Traçador de Curvas

Podemos simular o funcionamento dinâmico do MOSFET de potência, inclusive observando suas características montando o circuito de teste mostrado na figura 5.

(figura 5)

Conforme podemos ver, o circuito é o mesmo usado no caso dos MOSFETs comuns.

Procedimento

a)  Monte o circuito de prova indicado.

b)  Ajuste o osciloscópio para visualizar o sinal conforme mostrado na figura. Veja que o sincronismo H deve ser colocado na posição externa (EXT , X/Y ou A/B) e o ganho de acordo com as tensões do circuito.

c) Ligue o circuito, refazendo os ajustes dos dois instrumentos para melhor visualização da imagem.

Na figura 6, mostramos a curva que deve ser visualizada no osciloscópio.

(figura 6)

Interpretação da Prova

Se a curva visualizada estiver de acordo com o esperado, então o MOSFET se encontra em bom estado. caso contrário, podemos esperar que existe algum problema com o componente.

SOBRE O AUTOR                                                                 

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