Este artigo faz parte do volume 4 da minha série de livros “Como Testar Componentes”. Nele você vai encontrar uma boa quantidade de procedimentos para o teste de transistores comuns ou bipolares. Leia também o artigo INS619 em que ensinamos a testar transistores comuns.
O que são
Os transistores Darlington são componentes formados por dois transistores NPN ou PNP ligados na configuração indicada na figura 1.
Nos tipos comerciais são agregados resistores de polarização, conforme mostra a mesma figura
A presença desses resistores deve ser levada em conta nos testes que envolvem medidas de resistências. Os transistores Darlington normalmente são componentes de potência, podendo conduzir correntes que chegam a vários ampères. Por esse motivo, para seu testes devem ser utilizados procedimentos especiais.
Também lembramos que existem Darlingtons de baixa potência, como o BC517, caso em que os testes devem levar em conta suas características.
Finalmente existem os casos em que os transistores são dotados de diodos de proteção entre o coletor e o emissor, o que quer dizer que na resistência direta e inversa entre coletor e emissor não temos duas leituras altas mas sim uma alta e uma baixa.
Observamos que na configuração Darlington o ganho obtido é o produto dos ganhos dos transistores associados. Assim, dois transistores de 100 de ganho ligados na configuração Darlington equivalem a um “super transistor” com ganho 10 000.
O que testar
Da mesma forma que no caso dos transistores comuns, podemos fazer diversos tipos de testes para comprovar o estado de transistores Darlington.
Podemos verificar o estado das junções do circuito equivalente aos transistores internos como também podemos fazer testes dinâmicos quer seja usando circuitos especiais para essa finalidade, como também geradores de funções e o osciloscópio. A seguir, veremos como fazer esses testes.
Observamos também que muitos multímetros digitais já prevêem o teste de transistores Darlington, indicando sua condição e também seu ganho.
Instrumentos usados
• Provador de Continuidade
• Multimetro
• Circuito de prova
• Traçador de curvas e Osciloscópio
A prova
a. Prova estática de estado das junções
O teste descrito a seguir apenas verifica o estado das junções e se aplica a qualquer transistor bipolar, tanto NPN como PNP de qualquer potência. Esse teste também é interessante porque permite identificar os terminais de um transistor.
Procedimento
a) Se possível identifique os terminais do transistor, ou se ele é NPN ou PNP. Isso facilita a leitura (testes que descreveremos servem par identificar os terminais, conforme veremos mais adiante).
b) Coloque o multímetro numa escala intermediária de resistências (ohms x 10 ou ohms x100 se for analógico e zere-o. Se for digital use as escalas de 2 000 ou 20 000 ohms). Se usar o provador de continuidade, coloque-o em condições de funcionamento.
c) Faça as provas de continuidade combinadas descritas na figura 5.52 comparando os resultados.
A figura 2 mostra o modo como esse teste deve ser realizado.
Nessas provas consideramos uma baixa resistência, valores abaixo de 10 k ohms e altas resistências, valores acima de 1 M ohms. Essas resistências estão na dependência das características do instrumento usado.
Interpretação das Provas
Se as leituras de continuidade coincidirem com as indicadas em todas as provas, o transistor se encontra em bom estado. Uma leitura de baixa resistência (menos de 1k ohms), onde deveria ser alta, indica um transistor em curto.
Uma leitura de resistência intermediária (entre 10 k e 1 M), onde deveria ser muito alta (acima de 1 M), indica um transistor com fugas.
b. Prova com circuito de teste
Na figura 3 mostramos um circuito simples para teste de transistores Darlington NPN como PNP média e alta potência com correntes de coletor entre 500 mA e 10 A.
Trata-se de uma variação do circuito usado para o teste de transistores bipolares comuns, mas com uma corrente de carga maior, e um resistor de polarização de base também maior, compatível com o ganho que esses componentes devem apresentar.
Procedimento
a) Identifique os terminais do transistor e ligue-o nos circuitos. Verifique antes se a versão a ser usada no teste é para transistores NPN ou PNP.
b) Observe a lâmpada.
c) Depois, faça a conexão do resistor R1 de base para o transistor observando o que acontece com a Lâmpada.
Interpretação da Prova
Ao ligar o transistor, sem o resistor, a lâmpada deve permanecer apagada. se acender com brilho máximo, o transistor está em curto. Se acender com brilho reduzido, o transistor apresenta fugas entre o coletor e o emissor.
Ligando o resistor a lâmpada deve acender. Se isso não ocorrer o transistor se encontra aberto.
c. Levantamento de características com o osciloscópio
Também podemos levantar a curva característica do transistor usando um osciloscópio e um traçador de curvas, conforme mostra o circuito da figura 4.
O circuito é o mesmo usado no artigo anterior (figura 6), com alteração apenas do valor do resistor usado. Na prática, o leitor deve fazer testes conforme o ganho e a tensão do componente em teste.
O que se verifica é a característica corrente de emissor versus tensão de coletor de um transistor. A figura 4 mostra como o experimento é feito com um transistor NPN. Para PNP basta inverter a polaridade da bateria usada na polarização do circuito conforme mostra a figura 5.
Experimente desligar a base do transistor para ver como é a curva de um transistor aberto.
Procedimento
a) Faça as conexões do circuito de prova com o transistor ao gerador de sinais e ao osciloscópio conforme mostra a figura 4.
b) O canal horizontal (X) do osciloscópio deve operar com sincronismo externo EXT, Y/X ou A/B. Coloque os ajustes do osciloscópio para que isso ocorra.
c) Os canais horizontal e vertical devem estar ajustados para operar com sinais DC. Ajuste os ganhos para obter uma imagem como as mostradas nas figuras.
Interpretação da Prova
A linha diagonal na imagem deve ser reta, mostrando a amplificação linear do transistor nas condições em que ele é polarizado (centro da reta de carga). Se isso não ocorrer pode ser necessário alterar as tensões de polarização ou a própria amplitude do sinal usado no teste.
O que se faz neste caso é verificar no osciloscópio a característica corrente de coletor versus tensão entre coletor e emissor, colocando dois valores diferentes de Ib. Isso quase nos dá a família de curvas do transistor, conforme podemos ver pela imagem que vai ser gerada no caso de um transistor em boas condições.
Procedimento
a) Monte o circuito da figura 5.56, colocando o gerador de funções para gerar um sinal retangular de 1 kHz com amplitude de aproximadamente 2 V. O ciclo ativo deve ser de 50%.
b) Ajuste a tensão senoidal para uma amplitude de aproximadamente 4 V. A frequência será de 60 Hz, o que permite usar um pequeno transformador para essa finalidade.
c) Coloque as fontes de polarização dos transistores em 0 V inicialmente.
d) A varredura horizontal (H) deve ser ajustada para EXT e os dois canais devem estar em DC. Ajuste o traço para centralizá-lo na tela.
e) Pode-se alterar tanto a tensão senoidal como a quadrada para se obter uma imagem melhor.
Interpretação da Prova
A curva característica do transistor deve ser visualizada da forma indicada se o transistor estiver bom. Essa prova vale para transistores Darlington de média e alta potência, lembrando que esses componentes possuem frequências de corte baixas, da ordem de poucos megahertz.
Utilizando-se como referência os ganhos horizontal e vertical do osciloscópio pode-se obter as características do transistor em teste.
