MESURE&TEST

60 Elektor 11/2003

Tester des transistors bipolaires, qu’ils soientde basse ou haute puissance ne présenteaucune difficulté si vous disposez d’un ohm-mètre ordinaire et que vous connaissez (1) lebrochage du composant et (2) les six étapesà effectuer. Un test aussi simple permet derepérer un transistor bipolaire défectueuxdans 8 cas sur 10, même si l’auteur doitadmettre avoir connu certaines fois desrevers avec l’un ou l’autre transistor RF UHFde haute puissance qu’il a tenté de sonder.Par exemple, un MRF646, une « bête » de 50Watts, a passé avec succès les tests élec-triques mais, une fois monté, le gain s’estrévélé décevant. Pour revenir au sujet de cetarticle, le test des MOSFETs est une touteautre affaire (tout en ne sentant pas le souffrepour autant).

Où la charge et où la tension ?On peut débattre autour du fait que les MOS-FETs sont des composants contrôlés par unecharge, à cause de la grille qui est l’électrodede contrôle et qui apparaît comme une capa-cité virtuelle idéale présentant un courant defuite extrêmement faible. Il n’en est pasmoins vrai qu’une certaine charge engendreune tension qui, à son tour, détermine leniveau de conduction, de sorte que ces mer-veilleux composants peuvent tout aussi bien

être qualifiés de « contrôlés en ten-sion ».Peu importe qu’il soit contrôlé entension ou par une charge, quand unMOSFET est retiré de son circuit,toute charge qu’il contient y reste, cequi le laisse à l’état passant si elleest positive ou bloquant si elle estnégative (nous parlons ici des com-posants les plus répandus à canal N,pour les MOSFETs à canal P il fautinverser toutes les polarités évo-quées). Pour les composants à canalN, « négative » signifie également« sous le seuil nécessaire à la com-mutation à l’état passant ».En fait, quand vous manipulez unMOSFET pour le tester – en le reti-rant de son circuit ou de son embal-lage de protection – vos doigts ou lefer à souder provoqueront le stoc-kage d’une charge aléatoire dans lacapacité équivalente grille-source.La première chose qu’il convient defaire est donc de donner à cettecharge une valeur connue car c’estseulement alors qu’il devient pos-sible de tester le fonctionnement« on/off » correct de la jonctiondrain-source. Voyons comment yarriver en pratique.

Préparation du test

Tout d’abord, vous devez sélection-ner le mode de « test de diodes » survotre multimètre. De la sorte, votremultimètre fournira à la jonction àtester une tension habituellement del’ordre d’une paire de volts (circuitouvert) et un courant limité àquelques milliampères, ce qui estexactement ce dont nous avonsbesoin. N’essayez pas d’utiliser uncalibre de test de résistances car,dans ce cas, la tension disponibleest bien plus faible (aux alentours de0,2 volts) et certainement insuffi-sante pour faire basculer le MOSFETentre les états passant et bloqué.Il est maintenant temps de déposervotre MOSFET sur la surface de tra-vail. Il importe peu que la surface dela table soit conductrice ou non, lepoint le plus important à observerest que les pattes du MOSFET nedoivent rien toucher. Veillez égale-ment de ne pas toucher les pattes oules pointes de test avec vos doigtsde façon à ne rien perdre de lacharge emmagasinée. Dans le casdes MOSFETs de puissance, laconnexion de drain peut être tou-

Test de MOSFETsà l’aide d’un multimètreMais si, c’est possible !

Par Carlo Cianferotti carloc@infol.it

Ce court article traite du test des MOSFETs de puissance à l’aide d’unmultimètre ordinaire. Tous ceux qui ont déjà essayé cela doivent s’êtreétonnés des lectures bizarres et des court-circuits qui ont relevés, mêmesur des composants réputés en bon état de marche. Il n’y a bien sûr riende magique dans tout ça !

ouvert » signifie que la grille est en court-cir-cuit avec la source et que le MOSFET peutêtre mis au rebut sans qu’il soit besoin d’al-ler plus loin dans les tests.

2. Maintenant que nous avons placé unecharge de blocage dans la grille, nous pou-vons tester si la jonction drain-source (DS) estbien ouverte. La plupart des MOSFETs pos-sèdent une diode de protection contre lesinversions. Elle est intégrée au niveau de lajonction DS (Drain-Source) et cela peut êtrevérifié en inversant tout simplement la pola-rité de la tension de test.

Tout autre résultat que « circuit ouvert » signi-fie que le MOSFET présente un court-circuitet doit être écarté.

Sur ce calibre, les multimètres affichent leursrésultats en mV, de sorte que vous pouvezvous attendre à une valeur entre 250 mV et500 mV au niveau de la chute dans la diode

3. Il est maintenant temps de basculer notreMOSFET à l’état passant.

De la sorte, vous revérifiez que la grille n’estpas court-circuitée. Un mauvais résultat esttrès rare à ce stade mais vous devrez néan-moins éliminer votre composant si vous netombez pas sur un circuit ouvert.

4. Maintenant que la grille contient unecharge « on », tout ce que nous avons à faireest de vérifier l’état de conduction correct dela jonction drain-source.

Cela doit être fait dans les deux sens car,quand un MOSFET est passant, il se com-porte comme une résistance de faible valeur,peu importe le sens de circulation du courant.

chée librement et entrer en contactavec la table mais une méthode plussûre consiste à saisir et à maintenirle MOSFET de puissance par cettepatte, de toucher la surface de latable avec votre autre main etensuite seulement de le déposer surla table.

Let’s test againA ce stade, vous êtes prêt pour letest proprement dit qui implique les

différentes étapes décrites ci-des-sous.

1. Dans le premier test, nous blo-quons le MOSFET et testons sa jonc-tion grille-source (GS).

Tout autre résultat que « circuit

MESURE&TEST

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40

=

30

20

10

00 2 4 6

150 25

8 10

030031- 11

BUK 466-200A

ID[A]

VGS[V]

Tj[°C]

MOSFET Gate SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

+ (fil rouge)

– (fil noir)

Court-circuit

MOSFET Drain SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

– (fil noir)

+ (fil rouge)

Circuitouvert /perte

directe dela diode

MOSFET Drain SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

+ (fil rouge)

– (fil noir)

Circuitouvert

Figure 1. Caractéristiques de transfert typiques d’un MOSFET de puissanceordinaire, dans le cas présent un BUK446-200 de chez Philips Semiconductors. Legraphique montre ID = f(VGS) à VDS = 25 V, avec comme paramètres deuxvaleurs de Tj.

28

20

24

12

16

8

4

00 2 4 6 8

030031- 12

BUK 542-60A/B

ID[A]

VGS[V]

=150

25Tj[°C]

Figure 2. Comme pour la figure 1, mais avec un FET logique. Ici un BUK542-60A/B.

MOSFET Grille SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

– (fil noir)

+ (fil rouge)

Circuitouvert

Si vous n’obtenez pas ces résultats, le MOS-FET est en circuit ouvert au niveau de la jonc-tion drain-source et doit être éliminé.

Si le MOSFET suspect a passé les tests 1 à 4avec succès, on peut le considérer commefonctionnel. Dans la pratique, les voltages etcourants fournis par les multimètres sonthabituellement bien inférieurs à ceux requispour un véritable test des MOSFETs de puis-sance (IRF, BUZ, etc). Il n’en reste pas moinsque cette procédure de test a donné de trèsbons résultats pendant plusieurs années detests sur le terrain.Si vous jetez un coup d’œil sur le graphiqueID = f(VGS) de la figure 1, vous remarquerezque la conduction commence à une tensiongrille-source de 3.5 à 4 volts, tandis qu’à5 volts (niveau haut TTL), quelque 15 A arri-vent à se frayer un chemin à travers la jonc-tion drain-source. Le graphique correspond àun Philips BUK466-200A qui peut être consi-déré comme un exemple typique de MOSFETde puissance.

D’autres composants appelés « FETslogiques » commencent à conduire à des

niveaux de tension VGS légèrementinférieurs, par exemple déjà à partirde 2 V dans le cas du BUK542-60(voir figure 2). Cela fait de ces com-posants le choix parfait pour l’inser-tion directe entre une sortie logiquetelle que celle de la ligne de port d’unmicro-contrôleur configurée en sortieet une (très lourde) charge comme unrelais de puissance ou un moteur.Une fois encore, il ne s’agit que d’unexemple et le graphique ne s’ap-plique pas à tous les « anciens FETslogiques » - voir les notes ci-dessouspour retrouver les feuilles de caracté-ristiques exactes des composantsavec lesquels vous travaillez.

Les composants à canal Pet l’ohmmètreSi vous désirez tester un composantà canal P, vous devrez évidemmentinverser les polarités des pointes detest figurant dans les tableaux pré-cédents, le plus simple étant d’inter-vertir les câbles des pointes de testdu côté du multimètre.L’utilisation d’un multimètre analo-gique à cadre mobile est égalementpossible mais ces appareils ne com-portent habituellement pas un modede test de diodes. Cela nécessitequelques investigations à propos dela tension de circuit ouvert et du cou-rant de court-circuit fournis par lemultimètre. Vous devriez opter pourle calibre 1 ohm pour obtenir respec-tivement 2-3 V et 5-20 mA, ce qui

représente des valeurs idéales pourun test en toute sécurité. Vous pou-vez les vérifier en connectant unsecond multimètre à celui utilisépour le test des MOSFETs. En pre-mier lieu, sélectionnez un calibre demesure de tension et vérifiez la ten-sion de circuit ouvert au niveau despointes de test. Ensuite, passez surun calibre de mesure de courant etnotez le courant de court-circuit.Finalement, et nous sommes sûrsque vous l’aurez remarqué à unmoment ou à un autre lors de l’utili-sation d’un ancien ohmmètre, le fil –(noir) est habituellement positif etvice-versa !

Et « quid » du brochage ?Au risque de ressasser des évi-dences, vous devrez toujours savoirexactement quelles sont, sur lecomposant que vous souhaitez tes-ter selon la méthode décrite danscet article, la position des pattesgrille, source et drain. Les avispseudo-éclairés, « un ami m’a dit »et « je crois me rappeler » sont sansvaleur à ce niveau et pourraientconduire à des erreurs coûteuses etdes heures d’efforts en tentatives deréparation inutiles. L’informationdont vous aurez besoin doit provenirdes « data books » des fabricants oudes feuilles de caractéristiques ori-ginelles téléchargées du site « Web »du fabricant.

(030031)

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MOSFET Drain SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

+ (fil rouge)

– (fil noir)

Court-circuit

MOSFET Drain SourceRésultat

escompté

Multi-mètre

– (fil noir)

+ (fil rouge)

Court-circuit