Tester un MOSFET de puissance : sur la carte et hors circuit

Cartes de commande moteur de tapis de course, variateurs, alimentations à découpage : comment tester un MOSFET au multimètre, lire les mesures sans conclure trop vite, trouver le composant en défaut parmi plusieurs et confirmer le diagnostic sous charge.

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Test des MOSFET

Un MOSFET se teste, il ne se condamne pas sur une seule mesure

Le MOSFET de puissance est l’interrupteur électronique des cartes qui pilotent un moteur, une alimentation à découpage ou un variateur. C’est aussi l’un des composants qui lâchent le plus souvent : surintensité d’un moteur fatigué, surtension, échauffement, commande de grille défaillante. Sur une carte de commande moteur, plusieurs MOSFET travaillent souvent ensemble, montés en parallèle ou en pont.

Le contrôle au multimètre est rapide, mais il se lit avec méthode. Sur la carte, les composants voisins faussent les mesures ; hors circuit, un MOSFET qui réussit le test diode peut encore lâcher sous charge. Cette page détaille la démarche que nous suivons sur banc, du premier relevé à la remise en service, pour les techniciens de maintenance comme pour les responsables d’équipement qui veulent comprendre un diagnostic.

En bref : carte déchargée, multimètre en mode diode, MOSFET canal N. Pointe rouge sur la source, noire sur le drain : la diode interne affiche environ 0,4 à 0,7 V. Pointes inversées, grille déchargée : OL. Entre grille et source, comme entre grille et drain : OL dans les deux sens. Une valeur proche de 0 V dans les deux sens entre drain et source signale un court-circuit, à confirmer hors circuit.

Mesures de diode et de résistance toujours sur carte déchargée

Sur la carte, une lecture anormale est un indice : la preuve vient hors circuit

Un test diode correct ne garantit pas un composant bon

Un MOSFET claque rarement seul : sa cause se cherche avant la remise sous tension

Mesure au multimètre sur une carte électronique de puissance

Repères

Grille, drain, source : les identifier avant de mesurer

Toujours partir de la référence lue sur le boîtier et de sa fiche technique. Les brochages ci-dessous sont les plus courants, pas une règle : un IGBT, un MOSFET canal P ou un boîtier double se mesurent autrement.

TO-220 et TO-247 : 1 grille, 2 drain, 3 source. La languette métallique est reliée au drain, sauf sur les versions isolées (FullPAK)

IGBT en TO-247 : grille, collecteur, émetteur, languette reliée au collecteur

D2PAK et DPAK : 1 grille, 3 source. Le drain est la grande pastille soudée sous le boîtier, la patte centrale est souvent coupée court

SO-8 simple : 1 à 3 source, 4 grille, 5 à 8 drain. Les boîtiers doubles ont un autre brochage

Les polarités à connaître

MOSFET canal N

Diode interne : rouge sur S, noir sur D. Mise en conduction au multimètre : rouge sur G, noir sur S, si le seuil de grille est bas. C’est le cas traité sur cette page.

MOSFET canal P

Diode interne : rouge sur D, noir sur S. Toutes les polarités sont inversées : la grille se commande en dessous de la tension de source.

IGBT

Avec diode de roue libre intégrée : rouge sur E, noir sur C. Sans diode, OL dans les deux sens. Seuil de grille d’environ 4 à 7 V, rarement atteint par un multimètre.

MOSFET SiC

Diode interne à forte chute, environ 2,5 V ou plus : beaucoup de multimètres affichent OL. Les tensions de commande de grille sont propres à chaque modèle.

Mesures de référence

Ce que le multimètre affiche vraiment

En mode diode, l’appareil fait passer un faible courant et affiche une tension, pas une résistance. Voici les quatre relevés d’un MOSFET canal N sain, hors circuit.

Mode diode

Environ 1 mA traverse la jonction, l’écran affiche sa chute de tension en volts. Sa tension à vide, de quelques volts, suffit à charger une grille, et parfois à rendre le MOSFET passant.

Mode continuité

Le bip retentit sous un seuil de quelques dizaines d’ohms. Il sonne aussi à travers un bobinage ou une résistance faible : un bip ne prouve pas un court-circuit.

Mode ohms

Utile pour les résistances de grille et l’isolation entre languette et dissipateur. Peu fiable pour juger une jonction, dont la lecture dépend du calibre.

Drain-source, sens passant

Rouge sur S, noir sur D : environ 0,4 à 0,7 V

C’est la diode interne du MOSFET. 0 V signale un court-circuit, OL un composant coupé. La valeur exacte dépend du composant et du multimètre, entre 0,3 et 0,9 V environ.

Drain-source, sens bloqué

Rouge sur D, noir sur S, grille déchargée : OL

Le canal est bloqué. Une valeur basse qui persiste après décharge de la grille signale un court-circuit drain-source, la panne la plus fréquente.

Grille-source

Dans les deux sens : OL

La grille est isolée par une couche d’oxyde. Une valeur basse ou nulle signale une grille percée, souvent après une surtension. Certains MOSFET intègrent une protection de grille : voir la fiche technique.

Grille-drain

Dans les deux sens : OL

Une conduction entre grille et drain signale un composant détruit, qui a souvent emporté sa résistance de grille et son driver avec lui.

Avant de conclure à un court-circuit : reliez un instant la grille à la source pour la décharger, puis remesurez entre drain et source. Une grille restée chargée après une mesure grille-source suffit à rendre le MOSFET passant et à afficher une valeur basse.

Sans dessouder

Tester un MOSFET sur la carte, en six étapes

Sur la carte, chaque mesure inclut les composants raccordés au même nœud. La démarche consiste à relever, comparer, puis isoler seulement si le doute persiste.

Avant toute mesure : sur une carte alimentée en 230 V, les condensateurs du bus continu montent à environ 325 V, jusqu’à 400 V derrière un étage PFC, et restent chargés longtemps après le débranchement. Décharge à travers une résistance de puissance sur pointes isolées, jamais au tournevis, puis contrôle au voltmètre. Pour les mesures sous tension, jamais de masse d’oscilloscope de table sur un point de puissance non isolé : sonde différentielle ou transformateur d’isolement.

Sécuriser

Carte hors tension, bus déchargé et vérifié au voltmètre, moteur et charges externes débranchés : un bobinage resté connecté fausse toutes les lectures.

Inspecter

Traces de chauffe, boîtier fendu, résistance de grille brûlée, soudures fissurées autour des pattes, fréquentes sur les cartes chaudes et soumises aux vibrations.

Repérer

Relever la référence, confirmer grille, drain et source dans la fiche technique, noter les MOSFET qui partagent les mêmes rails.

Mesurer drain-source

Mode diode dans les deux sens, grille déchargée si elle est accessible. Une valeur qui monte lentement vers OL est un condensateur qui se charge, pas un défaut.

Mesurer la grille

Grille-source et grille-drain dans les deux sens. Une résistance de rappel, une Zener ou le driver donnent une lecture : en mode ohms, une résistance affiche la même valeur dans les deux sens, une jonction non.

Comparer, puis isoler

Comparer chaque relevé aux canaux identiques de la carte ou à une carte saine. Si l’anomalie reste ambiguë, localiser le composant en défaut ou lever une patte.

Autour du MOSFET : contrôlez aussi la résistance série de grille, la résistance grille-source, la Zener de protection, le driver et son alimentation, le shunt de mesure de courant et la diode de roue libre. Une commande de grille absente ne signifie pas que le MOSFET est mort.

Composants en parallèle

Trois MOSFET sur les mêmes rails : lequel est en court-circuit ?

Sur une carte de commande moteur, plusieurs MOSFET partagent souvent le même rail de drain et le même rail de source. Si un seul est en court-circuit, le multimètre affiche la même valeur aux pattes de chacun : la mesure aux pattes ne désigne pas le coupable.

Sur banc, nous localisons le défaut sans tout dessouder :

Cartographier les nœuds communs et débrancher les charges externes : moteur, faisceaux, cartes filles

Injecter un courant limité : alimentation de laboratoire réglée vers 0,5 à 1 V, limitée à 0,5 à 2 A selon la largeur des pistes, polarité du bus respectée, carte hors secteur. Le MOSFET en défaut est le seul à chauffer

Le repérer à la caméra thermique, à l’alcool isopropylique qui s’évapore d’abord sur le point chaud, ou à la bombe réfrigérante dont le givre fond en premier

Variante : pendant l’injection, la chute de tension relevée en millivolts le long du rail décroît en direction du court-circuit

À défaut, isoler une connexion de chaque MOSFET l’un après l’autre et refaire la mesure drain-source après chaque isolation

Isoler un composant

Quelle patte lever pour isoler un MOSFET ?

Sur un TO-220, la patte centrale et la languette sont toutes deux reliées au drain. Lever la patte centrale n’isole rien tant que la languette reste soudée, vissée sur un conducteur ou en contact avec le dissipateur.

Patte centrale levée : rien n’est isolé

Le drain reste raccordé par la languette

La mesure drain-source passe toujours par le reste du circuit : la lecture ne change pas, et l’on accuse à tort le composant ou ses voisins.

Patte source levée : le chemin drain-source est isolé

Mesurer entre la patte levée et la languette

La source est la patte latérale qui ne touche pas la languette. Pour isoler la grille, lever la patte G. Sur un D2PAK ou un DPAK, le drain est la pastille soudée : le composant se dépose entièrement.

Attention : une isolation incomplète, un autre MOSFET en parallèle ou une diode externe peuvent maintenir la lecture à 0 après la levée d’une patte. Vérifiez à l’ohmmètre que la patte est réellement séparée de son nœud, et ne remettez jamais une carte sous tension avec une patte levée ou un dissipateur mal fixé.

Hors circuit

Vérifier qu’un MOSFET commute encore

Composant dessoudé, pattes propres, manipulé avec un bracelet antistatique : la grille est isolée par un oxyde très fin, sensible à l’électricité statique. Le test rapide vérifie qu’un MOSFET canal N passe de bloqué à passant, puis se bloque de nouveau.

1Décharger la grille

Relier un instant la grille et la source, avec un fil ou la pointe d’une pince.

2Mesurer drain-source

Rouge sur D, noir sur S : OL attendu, le canal est bloqué.

3Charger la grille

Rouge sur G, noir sur S pendant une seconde environ : la tension du multimètre charge la grille.

4Remesurer drain-source

Une valeur faible indique que le canal conduit. Relier de nouveau G et S : la lecture doit revenir à OL.

Limite du test : la tension du multimètre, souvent 2 à 3 V, ne suffit pas toujours à rendre passant un MOSFET standard dont le seuil est de 2 à 4 V. Une absence de conduction à l’étape 4 ne prouve donc pas une panne : le test avec alimentation tranche.

Le test avec alimentation

Le montage

Entre grille et source, une tension positive adaptée à la fiche technique, à travers une résistance série et avec une résistance de rappel grille-source, 10 kΩ par exemple. Vérifier la conduction, puis ramener V_GS à 0 V et vérifier le blocage.

La bonne tension de grille

Pleine conduction vers 10 V pour un MOSFET standard, 4,5 à 5 V pour un modèle « logic level ». V_GS(th), le seuil, ne marque que le début de la conduction.

La limite à respecter

Ne jamais dépasser V_GS(max), souvent ±20 V, parfois moins. Une grille percée par une surtension ne se répare pas.

Une grille capacitive

La grille garde sa charge : la toucher au doigt ou avec une pointe peut suffire à rendre le MOSFET passant et simuler un court-circuit drain-source.

Essai sous charge

Mesurer la R_DS(on) : le test qui confirme

Un MOSFET peut réussir tous les tests au multimètre et chauffer anormalement en service : sa résistance à l’état passant, la R_DS(on), a augmenté. Seule une mesure sous courant la met en évidence.

Montage de principe, sur composant dessoudé et en basse tension : alimentation continue isolée et limitée en courant, charge résistive de puissance, grille commandée à la tension indiquée par le fabricant. MOSFET pleinement passant, on relève le courant I_D et la tension V_DS directement aux pattes, en mesure Kelvin à quatre fils pour les milliohms : R_DS(on) ≈ V_DS / I_D.

Exemple : à 5 A, 0,10 V aux pattes donnent 0,020 Ω et 0,5 W dissipés, conforme si la fiche annonce environ 0,02 Ω. Au même courant, 1,0 V donne 0,20 Ω et 5 W : dix fois la valeur attendue, le composant est dégradé.

Comparer à la fiche technique à tension de grille, courant et température identiques

La R_DS(on) augmente avec la température, souvent de 1,5 à 2 fois à 125 °C : mesurer à froid, par essais brefs

Surveiller l’échauffement et limiter la durée de chaque essai

Au-delà du multimètre

Un MOSFET peut réussir tous les tests et rester défaillant

Ces défauts n’apparaissent qu’en fonctionnement. Ils se recherchent sur banc, avec une charge, des instruments adaptés et des cycles d’essai.

R_DS(on) trop élevée

Le composant chauffe anormalement dès que la charge augmente.

Contrôle : V_DS / I_D à tension de grille spécifiée

Fuite sous haute tension

Il fonctionne en basse tension et lâche à la tension nominale de la carte.

Contrôle : testeur de fuite ou d’isolement limité en courant

Défaut thermique

La panne apparaît après quelques minutes, quand la carte a chauffé.

Contrôle : chauffe ou refroidissement localisés pendant un essai

Commutation lente

Pertes en découpage et échauffement, sans défaut visible au repos.

Contrôle : oscilloscope sur V_GS et V_DS, sondes adaptées

Grille dégradée

Conduction irrégulière, comportement qui varie d’un essai à l’autre.

Contrôle : fuite de grille, tension de grille réelle, état du driver

Soudure fissurée

Panne intermittente, sensible aux vibrations et aux chocs thermiques.

Contrôle : inspection à la loupe, reprise des soudures des pattes

Diagnostic rapide

Ce que vous mesurez, ce que cela veut dire

Les situations les plus fréquentes sur banc, leur cause probable et la vérification suivante.

Drain-source proche de 0 V dans les deux sens, sur la carte

Cause possible : MOSFET en court-circuit, ou chemin parallèle

Localiser le défaut parmi les composants en parallèle, ou isoler une patte avant de conclure.

Une diode dans un sens, OL dans l’autre

Cause possible : aucune, comportement normal au test statique

Tester la grille, la commande et la charge avant de déclarer le composant bon.

Une valeur qui monte lentement vers OL

Cause possible : condensateur du bus en cours de charge

Normal : attendre que la lecture se stabilise avant de l’interpréter.

Quelques ohms entre grille et source, sur la carte

Cause possible : résistance de rappel, driver, ou grille percée

Lire la topologie autour de la grille, puis lever la patte G pour trancher.

Tous les MOSFET d’un groupe « en court-circuit »

Cause possible : nœuds communs, un seul composant suffit

Injection de courant limité, ou isolement un par un.

Bon à froid, en panne à chaud

Cause possible : défaut thermique ou de commande

Essai thermique sur banc et mesures en charge.

Aucun signal de grille en fonctionnement

Cause possible : driver, alimentation du driver, protection déclenchée

Contrôler le circuit de commande avant d’accuser le MOSFET.

Un MOSFET neuf qui claque à la remise sous tension

Cause possible : cause non traitée, driver, moteur ou isolation

Rechercher la cause avant tout nouveau remplacement.

Carte électronique de puissance sur le banc de diagnostic de l’atelier Maestro Wellness

Remplacement

Remplacer un MOSFET, puis traiter la cause

Un MOSFET claque rarement seul. Le remplacer sans chercher pourquoi il a lâché expose à une nouvelle panne dès la remise en service, souvent avec le composant neuf et son driver. Sur banc, nous suivons cet ordre :

Remplacer tout le groupe en parallèle ou tout le bras du pont, par une référence identique et si possible du même lot : les composants restés en place ont pu être fragilisés

Contrôler la résistance série de grille, la résistance grille-source, la Zener de protection, le driver et son alimentation, le shunt et la diode de roue libre

Accepter un équivalent seulement si V_DS et I_D sont au moins égaux, la R_DS(on) au plus égale, le seuil de la même famille, la charge de grille Q_g proche et le boîtier identique

Remonter isolant et pâte thermique, serrer selon la fiche, puis vérifier à l’ohmmètre l’isolation entre languette et dissipateur

Remettre sous tension progressivement : alimentation limitée ou lampe série si la carte le permet, moteur débranché, puis charge croissante sous surveillance de la température

Côté tapis de course : la carte subit les défauts de la machine. Balais et collecteur usés, bande et plateau qui frottent, lubrification absente font monter le courant moteur. Nous mesurons ce courant en fonctionnement et le comparons aux valeurs du fabricant avant de rendre la carte.

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Questions fréquentes

Tester et remplacer un MOSFET

Comment tester un MOSFET avec un multimètre ?

Carte déchargée, en mode diode. Sur un MOSFET canal N, pointe rouge sur la source et noire sur le drain : la diode interne affiche environ 0,4 à 0,7 V. Pointes inversées, grille déchargée : OL. Entre grille et source comme entre grille et drain : OL dans les deux sens. Hors circuit, on vérifie ensuite que le MOSFET devient passant quand sa grille est chargée, puis se bloque quand elle est déchargée.

Peut-on tester un MOSFET sans le dessouder ?

Oui pour un premier tri : un court-circuit franc entre drain et source ou une grille percée se voient sur la carte. Mais les composants raccordés aux mêmes nœuds faussent la lecture, en particulier les MOSFET montés en parallèle. La confirmation demande de lever une patte, la source sur un TO-220, ou de dessouder le composant.

Pourquoi un MOSFET neuf affiche-t-il un court-circuit entre drain et source ?

Le plus souvent, sa grille est chargée : une mesure précédente entre grille et source, ou un simple contact avec les doigts, suffit à le rendre passant. Reliez un instant la grille à la source, puis remesurez : la lecture doit revenir à OL dans le sens bloqué.

Comment trouver le MOSFET en court-circuit parmi plusieurs montés en parallèle ?

Par injection d’un courant limité sous basse tension dans le rail en court-circuit, carte hors secteur : seul le composant en défaut chauffe, ce que révèle une caméra thermique, de l’alcool isopropylique ou une bombe réfrigérante. À défaut, en isolant une connexion de chaque MOSFET, l’un après l’autre.

Pourquoi lever la patte centrale d’un MOSFET ne suffit-il pas à l’isoler ?

Sur un TO-220 ou un TO-247, la languette métallique est reliée au drain, comme la patte centrale. Tant que la languette reste soudée, vissée sur un conducteur ou en contact avec le dissipateur, le drain reste raccordé au circuit. Pour isoler le chemin drain-source, il faut lever la patte source.

Pourquoi un MOSFET neuf claque-t-il à la remise sous tension ?

Parce que la cause de la panne n’a pas été traitée : driver ou résistance de grille défaillants, autre MOSFET du groupe fragilisé, moteur en surintensité, isolant de dissipateur oublié. Le circuit de commande et la charge se contrôlent avant une première mise sous tension progressive, en courant limité.

Peut-on remplacer un MOSFET par une autre référence ?

Oui, si l’équivalent est au moins aussi bon sur tout ce qui compte : tension V_DS et courant I_D au moins égaux, R_DS(on) au plus égale, même famille de seuil de grille, charge de grille proche, même boîtier et même brochage. Dans un groupe en parallèle, tous les composants doivent être identiques.

Comment tester un IGBT ?

Comme un MOSFET pour les jonctions : sur la plupart des modèles, la diode de roue libre intégrée se lit rouge sur l’émetteur, noire sur le collecteur, et la grille affiche OL vers les deux autres pattes. Son seuil de grille, d’environ 4 à 7 V, dépasse en revanche la tension d’un multimètre : la mise en conduction se vérifie avec une alimentation.

Comment vous confier une carte de puissance ?

Écrivez-nous à info@maestrowellness.com avec la marque, le modèle, la référence de la carte, le symptôme, vos premiers relevés et des photos recto et verso. Le diagnostic est une prestation payante dont le montant vous est communiqué avant tout envoi. Nous travaillons pour les professionnels uniquement.

Un MOSFET qui claque à chaque remplacement ?

Envoyez-nous la marque, le modèle, la référence de la carte, le symptôme et vos relevés, avec des photos recto et verso : vous recevez le devis de diagnostic avant tout envoi.