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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie N-Channel MOSFET testen?


Autor: »Horst (Gast)
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Hallo,

wie kann ich einen 50N06 (60V N-Channel MOSFET) testen?

Gibt es auch eine einfache Testmöglichkeit mit DMM?
Zwischen 'D' und 'S' sind es 0,4Ohm, zw allen anderen Pins bzw 
Kombinationen 1,7Ohm.

http://www.fairchildsemi.com/ds/FQ/FQP50N06.pdf
Im Datenblatt stehen Testmöglichkeiten, aber dazu brauche ich noch einen 
505N06, bzw eine 10V Rechteckschwingung wenn ich das richtig rauslese. 
Ich hab ein altes Oszi das kann 1kHz mit 0,1V und 1V (ich glaub 1Vpp) 
erzeugen. Ich könnte die 1V ev mit dem HiFi-verstärker auf ~10V 
aufblasen.

Gibt es einen Ersatztypen? IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N, richtig? Bzw die 
lange Liste die ich im PPS aus einem anderen Forum gefunden habe?

Danke schon mal im Voraus!

lg
»Horst



PS:
Ich hab den Step-Up-DC-DC-Converter MW2172 
http://www.neuhold-elektronik.at/catshop/product_i... 
gekauft. 12VDC-->15/16/18/19/22/24VDC. Ausgangsstrom von 3,5A wird 
versprochen.

Hab den Converter zuerst mit einem PC-Netzteil versorgt und damit die 
Akkus meines uralten Toshiba Tecra 720 Notebooks geladen (2,7A steht am 
orig. Toshiba Netztteil drauf). Ging nur mit eingeschaltetem Notebook 
--> Converter war gut 10h in Betrieb.

Dann das Notebook im Auto betrieben. Nach etwa 1h flog dauernd die 
Sicherung --> umgetauscht.

Die Sicherung des neuen Gerät ist nach vielleicht 2 Stunden Betrieb im 
Auto wieder geflogen. Hab dann noch mit Auskühlen (und höheren 
Sicherungen - bitte nicht schimpfen!) rumprobiert, hat 'natürlich' 
nichts gebracht - außer stinken. :(

Die Spitzen der Kfz-LiMa bzw des Reglers können kein Problem sein, denn 
ich hab das Notebook (braucht 15V) auch schon direkt angesteckt. Nach 
einiger Fahrzeit leuchtet die 'connected'-LED, manchmal wird sogar 
geladen - zumindest lt LED. Irgendwann ist der Akku aber doch leer und 
das Notebook schaltet sich ab. Dadurch gehen leider die Messdaten von 
unterwegs verloren. :(
Das 230VAC-15VDC-Netzteil ist leider kaputt, ein neues will ich mir für 
das alte Notebook nicht kaufen.


Hab den Converter aufgemacht und geschaut wo der Kurzschluss auftritt. 
Die 2 Puffer-Elkos waren's nicht, die Eingangsdrossel kann's auch nicht 
sein. Das erste Bauteil im Pfad ist der 50N06. Rausgelötet und der 
Kurzschluss zw +12V und Ground ist weg. Darum glaube/hoffe ich dass es 
nur dieses Teil ist. Find ich bei Conrad und Reichelt nicht --> 
wahrscheinlich nicht so leicht (billig) hier zu bekommen. Dönberg 
Electronics will 6,74€ für einen (anderer Hersteller) haben. :o
Und vielleicht kann ich mit eurer Hilfe auch wieder was lernen.
Danke.


PPS:
/gibt noch folgenden MOSFETs:
Competitive Part# Channel BVDSS Drain Current (Dc) (ID) (A) CASE STYLE 
Vender
RFP50N06 N 60 50 TO-220 Fairchild
FQP50N06L N 60 52 TO-220 Fairchild
FQP55N06 N 60 55 TO-220 Fairchild
STP55NE06 60 55 TO-220 STMicroelectronics MOSFETs
HUF76432P3 N 60 59 TO-220 Fairchild
HUFA76432P3 N 60 59 TO-220 Fairchild
SUP60N06-18 60 60 TO-220 Vishay PowerMOFSETs
STP60NE06L-16 60 60 TO-220 STMicroelectronics MOSFETs
FDP14AN06LA0 N 60 61 TO-220 Fairchild
FDP13AN06A0 N 60 62 TO-220 Fairchild
FQP65N06 N 60 65 TO-220 Fairchild
FS70UM-06 60 70 TO-220 Renesas MOSFETs
FS70UMJ-06F 60 70 TO-220 Renesas MOSFETs
SUP70N06-14 60 70 TO-220 Vishay PowerMOFSETs
HUFA76437P3 N 60 71 TO-220 Fairchild
SUP75N06-08 60 75 TO-220 Vishay PowerMOFSETs
SUP75N06-07L 60 75 TO-220 Vishay PowerMOFSETs
HUFA76445P3 N 60 75 TO-220 Fairchild
HUFA76443P3 N 60 75 TO-220 Fairchild
SUP75N06-12L 60 75 TO-220 Vishay PowerMOFSETs
FDP10AN06A0 N 60 75 TO-220 Fairchild
HUFA76439P3 N 60 75 TO-220 Fairchild
HUF76439P3 N 60 75 TO-220 Fairchild
HUF76445P3 N 60 75 TO-220 Fairchild
HUF76443P3 N 60 75 TO-220 Fairchild/

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Ganz einfach:
DMM in Modus Diodentest:
mit rot meine ich den positiven Anschluss vom DMM,
mit schwarz den COM Anschluss:

1) rot an SOURCE, schwarz an GATE,
 => DMM muss "1" anzeigen, also KEINE leitende Verbindung.

2) rot an SOURCE, schwarz an DRAIN
 => DMM muss ca 600 (mV) anzeigen (Flußspannung der Bodydiode).

3) rot an DRAIN, schwarz an SOURCE
 => DMM muss "1" anzeigen, also KEINE leitende Verbindung.

4) rot an GATE, schwarz an SOURCE
 => muss kurz größer werdende Werte anzeigen,
    dann "1" für KEINE leitende Verbindung.

5) rot an DRAIN, schwarz an SOURCE
 => DMM muss einen sehr kleinen Wert anzeigen (ideal ist NULL)

6) rot an SOURCE, schwarz an DRAIN
 => Anzeige wie bei 5)


Weicht einer der Werte drastisch ab (meist bei 2,3 & 5,6 kurzschluss), 
dann ist der FET wegen Überstrom kaputt gegangen.
Hat 1 oder 4 Kurzschluss (DMM zeigt NULL an), dann war wohl eine 
Überspannung am Gate zerstörerisch...



PS: Während dieser Test die Pins nicht mit der Hand berühren.

Autor: »Horst (Gast)
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Hallo Matthias,
danke für die rasche Antwort und die deppenfeste Erklärung.
Habe schon schon gefürchtet und die Anleitung meines Conrad DMM VC140 
studiert wie ich das mit BCE bzw. bce auf GDS im hfe-Modus hinbekomme. 
:)

Ich weiß nicht ob es an der bescheidenen Qualität des DMM liegt oder an 
dem kaputten IC. Bei Kurzschließen der Prüfspitzen werden beim 
Diodentest 000mV angezeigt. Habe auch noch mit einer funktionierenden 
Diode gemessen, '1' in die eine Richtung ~600mV in die andere Richtung 
--> Diodentester ist ok.

In der 2.ten Spalte sind Werte des 0...200-0hm-Bereiches angegeben:
MessungsNr      Diodentest     Widerstandsmessung    Vergleich
wie oben        [mV]           [Ohm]                 zur Anleitung
1               004            1,7                   Fehler
2               001            0,2                   Fehler
3               001            0,2                   Fehler
4               004            1,7                   Fehler
5               001            0,2                   ok
6               001            0,2                   ok

Also dieses Bauteil scheint sicher kaputt zu sein. :(

--> ich soll mich wohl um einen Ersatztyp kümmern.
Der MOSFET war etwas locker angeschraubt. Ich weiß nicht wg Schlamperei 
beim Zusammenbau oder wg der dahinschmelzenden Beilagscheibe. Der IC ist 
mit Folie gegen Masse isoliert, jedoch mit Wärmeleitpasta will man schon 
lieblos Wärme an eine Art Blechrahmen abführen.
Ich denke da sollte ich mit zusätzlichem Alukühlkörper für besser 
Wärmeabfuhr sorgen.
Welcher Ersatztyp hält mehr aus?




Kannst du oder jemand der geneigten Mitleser und -denker abschätzen 
warum der MOSFET eingegangen ist?

In dem Converter sind nicht viele Bauteile, etliche schleissigst 
angelötete SMD-Widerstände und Kondensatoren auf der Unterseite, je eine 
Drossel und Elko am Ein- und Ausgang, sowie ein paar andere Widerstände 
und Kondensatoren. Und ein Umschalter zw den Spannungen.

Es gibt 2 weitere beschriftete ICs:
a)
LT6247
MBR20100CTL
Mit "LT6247" finde ich beim Googeln gar nichts, könnte "MBR 20100 CT" 
eine  Schottky-Doppeld. mit gem. Kathode oder eine Si-Diode Schottky 
Dual sein?
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/05zoc...
 Das letzte 'L' bzw ein Datenblatt finde ich nicht, nur gar eine 
MBRB20100CTTRL 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/irf/mbr2080ct.pdf

b)
TL598CN
ist ein Pulse-Width-Modulation (Pwm) Control Circuit. Hab ich schon 
rausgefunden dass die bei StepUp-Converrtern oft/immer dazugehören:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/9/0ogui...

lg
»Horst

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>könnte "MBR 20100 CT"
>eine  Schottky-Doppeld. mit gem. Kathode oder eine Si-Diode Schottky
>Dual sein?
SO ist das wohl.

>Welcher Ersatztyp hält mehr aus?
Noch was: Auch wenn ich es oben schrieb, an Überstrom selbst geht kein 
Fet kaputt. Sondern nür an Übertemperatur. Wenn du einen hohen Strom 
durchleitest, dann muss nur die entstehende Wärme schnell genug 
abgeführt werden, sonst (bei 180Grad ChipINNENtemp.) geht die 
Siliziumstruktur flöten, und du hast wieder Sand ;-)

Also ist die Frage weniger nach einem Typ mit mehr Stromfähigkeit, 
sondern eher:
- Warum flöss soviel,
- Wieso wurde der nicht ausreichend gekühlt?

Da bei dir 2,3,5,6 (nach Anleitung) exkat dieselben Werte bringen, sieht 
man dass intern die D-S Strecke durchgebrannt ist..


>Der MOSFET war etwas locker angeschraubt. Ich weiß nicht wg Schlamperei
>beim Zusammenbau oder wg der dahinschmelzenden Beilagscheibe. Der IC ist
>mit Folie gegen Masse isoliert, jedoch mit Wärmeleitpasta will man schon
>lieblos Wärme an eine Art Blechrahmen abführen.

Leistungsbauelemente sollten schon ordentlich wärmeleitend 
festgeschraubt sein.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ich teste FETs immer am Labornetzteil.  Auf brauchbare Strombegrenzung
und Spannung einstellen, bspw. 10 V begrenzt auf 100 mA.  Beim n-Kanal-
Fet Minus an Source, Plus an Drain.  Dann fasse ich mit der Hand an
Minus und mit der anderen ans Gate.  Dabei sollte kein Stromfluss mehr
auftreten (auch nach dem Loslassen des Gates).  Anschließend die erste
Hand an Plus, mit dem Finger der anderen das Gate kurz antippen.  Jetzt
sollte Strom fließen, wobei es passieren kann, dass man den FET in den
aktiven Bereich durchsteuert: durch das Öffnen sinkt ja dann die
Spannung des Netzteils, sodass der Transistor irgendwann nicht mehr
weiter öffnet und im aktiven Bereich bleibt => er wird dann warm.
Auch nach dem Loslassen des Gates sollte sich dabei wiederum nicht
viel ändern (höchstens durch thermische Effekte in Folge der
umgesetzten Leistung).

Wenn man eine zweite Spannungsquelle für die Gatespannung nimmt (oft
genug reicht dafür eine Flachbatterie), dann kann man den Transistor
voll durchsteuern.  Wiederum: nachdem der Finger vom Gate wieder weg
ist, muss das so bleiben.  Die Gatekapazität speichert genügend Ladung,
dass sich die Spannung da nur gaaanz langsam wieder ändert.

Autor: Michael (Gast)
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>sonst (bei 180Grad ChipINNENtemp.) geht die
>Siliziumstruktur flöten, und du hast wieder Sand ;-)

Das ist nicht richtig mit dem Sand. Silizium interessiert sich relativ 
wenig für 180 °C. Schmelzpunkt liegt bei über 1400 °C, bei 200 ° ist es 
also noch verdammt kalt. Auf so einem Chip ist aber nicht nur Silizum 
sonder viele verschiedene Metalle/Materialien mit unterschiedlichen 
Temperaturausdehnungskoeffizienten. Weicht man nun von den Kennwerten 
des Chips ab kann die Temperatur dazu führen, dass der Stress 
(Scherkräfte zwischen den Materialien) im Chip die Struktur zerstört. 
Unterbrochene Leiterbahnen und ähnliches sind die Folge.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Außerdem beginnt bei diesen Temperaturen einen nennenswerte Difussion
der einzelnen Materialien.  Dadurch verschiebt sich die Material-
verteilung, und die sorgfältig festgelegten Strukturen (die ja
teilweise auch selbst durch Difussion entstanden sind) verschwinden
allmählich wieder.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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> Michael (Gast)
Das ist mir schon klar, dass der Si da noch nicht schmilzt. Das sollte 
auch nicht so ernst gemeint sein, deshalb das ;-) dahinter.

Jedenfalls ist (ab)bei der Temperatur das IC kaputt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Matthias Lipinsky wrote:

> Jedenfalls ist (ab)bei der Temperatur das IC kaputt.

Jein.  Die Geschwindigkeit, mit der sich das IC (bzw. der FET) in
Wohlgefallen auflöst, wird nur mit höherer Temperatur immer größer.
Mit mal kurz auf 250 °C erhitzt verkürzt sich halt nur die Lebens-
dauer ein wenig, dauerhaft bei 250 °C würde man es vermutlich in
kurzer Zeit ins Jenseits befördern.

Die Hersteller nutzen solche Hochtemperaturtests, um an Hand von
Modellen aus der Ausfallwahrscheinlichkeit bei hohen Temperaturen
auf die gewöhnliche Lebensdauer bei der angegebenen Maximaltemperatur
zu schließen und so zu einer Zuverlässigkeitsaussage zu gelangen.
Dabei laufen solche Hochtemperaturtests oft über Monate.  Gugel mal
nach HTOL (hot temperature operating life test).

Autor: JensG (Gast)
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Also ich teste einen MOSFET gelegentlich ganz einfach:
DMM an S (schwarz) und D (rot), dann mit der einen Hand isoliert an den 
Meßkabeln den Mosi halten, und mit der anderen Hand (Finger reicht auch 
;-) das Gate ein paar mal antippen. Wenn man genügend Brummspannung auf 
dem Körper hat, reicht das aus, um den Mosi durchzuschalten, wenn man 
grad im richtigen Moment (positive Halbwelle der Brummerei) den Finger 
wieder wegzieht.
Man muß natürlich einigermaßen isoliert stehen, der Raum muß auch etwas 
brummspannungsverseucht sein (wie bei mir ;-).
Kleiner Nachteil: wenn man statisch etwas zu sehr geladen ist, könnte es 
auch der letzte Test gewesen sein für den Mosi - also immer schön vorher 
mal kurz für Potentialausgleich sorgen.
Bei Mosis allerdings, die so langsam Richtung 100A gehen, wird diese 
Methode immer schwieriger, wegen der doch schon recht hohen 
Gatekapazität (kapazitive Spannungsteilung mit deiner Körperkapazität)

Autor: »Horst (Gast)
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Hallo Matthias,
so hab nun einen Ersatztypen genommen, und zwar den IRFZ44N (knapp 2€).
Habe ihm einen extra Kühlkörper spendiert und extern mit Kabeln 
angelötet.

Beim Betrieb am PC-Netzteil funzt der Step-Up-Konverter nach nun gut 
30min klaglos.
Der IRFZ44N bleibt im Betrieb raumtemperiert, hat also mit dem 
drangehängten Toshiba-Laptop gar keine Probleme (Akku-Laden + normaler 
Betrieb).

Die MBR20100CTL-Schottkydiode entwickelt aber ordentlich Wärme. Sie ist 
auch isoliert auf dem stählernen Wärmeableitrahmen geschraubt (, der 
Rahmen selbst ist an den Masse'pol' angelötet).

Ich glaube ich werde den Kühlkörper der Diode spendieren, während der 
IRFZ getrost wieder an seinen Platz darf.

Vielleicht war der Grund für die Überlastung des Mosfets ein Kurzschluss 
zw der Gehäuserückseite (= Drain-Pin?) und der Masse. Entweder durch 
schlampige Fertigung oder durch die Wärmeleitpasta (glaub aber nicht 
dass die Strom leitet)?



Danke auch den anderen Messmethoden und Erklärungen, für mich war die 
erste zum Glück schon aussagekräftig.

So jetzt muß uich aber dfringenbd weg, wenn sich neuigkeiten ergeben 
melde ich mich wieder - ansonsten:

Vielen Dank - insbesonders Mattias für die Anleitung und ANtworten.

lg
»Horst

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