짧은 표기는 부품 번호 전체가 아닙니다
상면 표기(top marking)는 작은 부품의 몸체에 인쇄하거나 새긴 글자입니다. 표면실장 부품은 전체 부품 번호를 적을 공간이 부족해 짧은 장치 코드(device code)와 생산 시기를 나타내는 날짜 코드(date code) 등을 나누어 표시할 수 있습니다. 따라서 눈에 보이는 글자를 통째로 모델명으로 취급하지 않습니다. 한두 글자가 같아도 제조사나 패키지가 다르면 다른 부품일 수 있습니다.
외부 전원과 배터리를 분리하고 잔류 전압을 확인한 뒤, 부품이 달린 방향을 사진으로 남깁니다. 먼지나 플럭스 잔여물(flux residue)이 글자를 가렸다면 부품과 기판 코팅에 사용할 수 있는 세정제로 표면을 정리하고 완전히 말린 뒤 확대합니다. 세정제가 안전한지 확인하지 않은 채 모든 부품에 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA)을 쓰지는 않습니다. 글자와 점·줄·홈 같은 방향 표식을 찍고 사진을 돌려 다시 읽습니다. 1과 I처럼 헷갈리는 글자는 두 해석을 모두 기록하고 어느 한쪽으로 확정하지 않습니다. 부품표나 원래 포장 라벨이 있다면 대조합니다. 표기를 끝내 읽지 못해도 주변 회로의 연결은 후보를 줄이는 데 쓸 수 있습니다.
패키지(package)는 부품의 외형과 단자 배치 형식이고, 풋프린트(footprint)는 기판에서 그 부품을 납땜할 패드(pad)의 배열과 치수입니다. SOT(Small Outline Transistor)-23과 SOT-323처럼 외형이 비슷한 패키지를 같은 자리에 억지로 맞추지 않습니다. 실제 몸체·단자 간격을 재고 제조사 자료의 패키지 도면과 비교합니다. 부품을 위에서 본 그림인지 아래에서 본 그림인지도 확인해야 1번 핀(pin)을 거꾸로 읽지 않습니다.
SOT-89처럼 넓은 금속 탭(tab)이 있는 후보라면 탭을 열만 전달하는 중성 부분으로 가정하지 않습니다. 예를 들어 Nexperia의 BCX56 SOT-89 제품은 2번 단자가 컬렉터(collector)이고, 데이터시트는 컬렉터 실장 패드의 구리 면적에 따라 다른 전력·열 조건을 제시합니다. 따라서 실제 후보 제품의 탭이 어느 전기 노드에 연결되는지, 기판 패드와 방열 경로가 해당 정격 조건에 맞는지 함께 확인합니다. 이 제품의 연결을 모든 SOT-89의 핀 규칙으로 옮기지 않습니다.
회로의 세 연결과 제품별 핀 도면을 맞춥니다
세 단자가 보인다고 트랜지스터부터 가정하지 않습니다. 같은 SOT-23 외형에도 다이오드 두 개가 공통 단자를 쓰는 이중 다이오드(dual diode)가 들어갈 수 있습니다. 다이오드는 전류를 주로 한 방향으로 흘리는 소자입니다. 역방향 전압이 제품별 설계값에 도달할 때 전류를 흘려 전압을 제한하는 제너 다이오드(Zener diode) 두 개를 넣은 제품도 있습니다. 먼저 기판의 각 패드가 어디로 이어지는지와 원래 부품 자료를 보고 소자 종류를 후보로 나눕니다. 트랜지스터 후보라면 BJT(bipolar junction transistor, 쌍극성 접합 트랜지스터)의 베이스(base)·컬렉터(collector)·이미터(emitter)인지, MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, 금속산화막 전계효과 트랜지스터)의 게이트(gate)·드레인(drain)·소스(source)인지 구분합니다. 종류가 다른 부품을 회로 변경 없이 바꿔 끼울 수는 없습니다.
전원이 분리된 기판에서 각 패드가 전원, 접지, 부하, 저항 또는 제어 신호의 어느 쪽으로 이어지는지 기록합니다. 도통음(continuity beep)은 다른 부품을 거치는 병렬 경로에도 울릴 수 있으므로 배선과 회로도를 함께 봅니다. 한 패드가 접지와 도통한다는 이유만으로 그 단자를 이미터나 소스라고 단정하지 않습니다. 후보의 정확한 부품 번호와 제조사 데이터시트(datasheet)를 찾고, 실제 패드 1·2·3과 그 제품의 핀 기능을 하나씩 대조합니다. SOT-23이라는 패키지 이름만으로 모든 제품의 1·2·3번 기능을 정하지 않습니다.
예를 들어 onsemi의 MMBT3904LT1G 데이터시트에는 1AM이 장치 코드이고, 별도의 M이 날짜 코드로 표시돼 있습니다. 핀 그림에는 이 제품의 1번이 베이스, 2번이 이미터, 3번이 컬렉터로 나옵니다. 반면 Nexperia의 BAW56은 3단자 SOT-23 이중 다이오드로, 그 제품의 표기표에는 A1%가 나오고 %는 제조 장소 코드가 들어갈 자리입니다. BAW56의 1·2번은 각 다이오드의 캐소드(cathode), 3번은 공통 애노드(anode)입니다. 이들은 서로 다른 제품의 개별 사례입니다. A1처럼 보이는 글자나 SOT-23 외형만으로 둘 중 하나를 정하거나, 한 제품의 핀 배열을 다른 제품에 붙이지 않습니다. 표기와 패키지, 실제 패드 연결이 제품 자료와 함께 맞을 때에만 후보를 유지합니다.
다이오드 모드로 내부 구조를 조사하되 합격 판정으로 삼지 않습니다
다이오드 모드(diode mode)는 멀티미터(multimeter)가 작은 시험 전류를 흘리고 두 프로브(probe) 사이 전압을 표시하는 기능입니다. NPN(n-type–p-type–n-type)과 PNP(p-type–n-type–p-type)는 내부 반도체 층의 배열을 가리킵니다. n형은 전자, p형은 정공(hole)이 주된 전하 운반자인 영역입니다. 회로도에서 이미터 화살표가 기호 바깥쪽을 향하면 NPN형, 베이스 쪽 안으로 향하면 PNP형입니다. 이 화살표는 회로도에서 종류를 구분하는 단서일 뿐, 실제 부품의 베이스·컬렉터·이미터가 몇 번 핀인지는 알려 주지 않습니다. 따라서 제품별 핀 도면과 기판 배선을 따로 대조합니다. 일반 NPN BJT로 좁혀진 후보를 회로에서 분리해 조사한다면 빨간 프로브를 베이스에 두고 검은 프로브를 이미터, 이어서 컬렉터에 댑니다. 두 접합에서 순방향 반응이 있는지 보고, 프로브를 바꿔 역방향과 비교합니다. PNP는 순방향을 보는 프로브 극성이 반대입니다.
베이스를 모른다면 세 단자 중 하나에 빨간 프로브를 고정하고 나머지 두 단자에 검은 프로브를 차례로 댑니다. 한 단자에서 두 번 순방향 반응이 나타나면 일반 NPN의 베이스 후보입니다. 그런 단자가 없으면 프로브 색을 바꿔 같은 순서를 반복하고 PNP의 베이스 후보를 찾습니다. 결과를 단자별로 적어 역방향 읽기와 비교합니다. 두 번의 순방향 반응만으로 베이스라고 확정하지 않습니다. 공통 애노드를 가진 이중 다이오드도 한 단자에서 나머지 두 단자로 각각 순방향 반응을 보일 수 있습니다. 접합의 방향과 제품별 내부 회로, 실제 기판 연결을 함께 맞춰야 합니다. 이 시험만으로 이미터와 컬렉터, 정확한 모델이나 부품의 건전성을 확정할 수는 없습니다.
각 접합과 컬렉터–이미터의 반응을 따로 기록합니다
일반 BJT로 식별해 회로에서 분리했다면 베이스–이미터와 베이스–컬렉터의 각 접합에서 프로브 방향을 바꿔 결과를 비교합니다. 계기의 시험 전압·전류가 해당 부품의 허용 조건 안인지 먼저 확인합니다. 어느 한 접합이 두 방향 모두 도통하면 그 접합의 단락을 의심합니다. 반대로 두 방향 모두 OL처럼 무반응이면 접합 개방 가능성을 살피되, 단자 식별과 프로브 접촉, 계측기의 시험 조건부터 확인합니다. 이 반응만으로 부품 불량을 확정하지 않습니다.
제품 자료에서 컬렉터–이미터 사이에 내장 다이오드나 저항이 없는 일반 BJT로 확인됐다면, 회로에서 분리한 부품의 컬렉터와 이미터 사이에도 멀티미터 다이오드 모드의 프로브를 양방향으로 대봅니다. 베이스를 구동하지 않았는데 두 방향 모두 낮은 전압강하나 도통으로 표시된다면 두 단자 사이의 단락을 의심합니다. 한 방향만 도통하면 내부 보호 다이오드가 있는 종류인지 제품 자료부터 확인합니다. 두 방향 모두 OL이어도 해당 계측기의 시험 조건에서 뚜렷한 도통이 없다는 뜻일 뿐, 누설 전류·전류 이득·정격 전압에서의 동작까지 확인한 것은 아닙니다. Fluke의 다이오드 모드 설명처럼 순방향과 역방향을 비교하되, 계기 설명서의 표시 기준을 모든 BJT의 합격 전압으로 일반화하지 않습니다.
겉모습이 같은 내장 저항형 트랜지스터(resistor-equipped transistor, RET)는 일부 자료에서 '디지털 트랜지스터'라고도 부릅니다. 입력 단자와 실제 베이스 사이의 저항, 베이스와 이미터 사이의 저항이 들어갈 수 있습니다. 예를 들어 SOT-23 패키지의 PDTC114ET에는 입력과 베이스 사이의 R1, 베이스와 이미터 사이의 R2가 있습니다. 시험 전류가 R1에서 전압을 떨어뜨리고 일부는 R2로 빠지므로, 외부 입력 핀에서 재는 값은 일반 BJT의 베이스 접합을 바로 잰 값과 다를 수 있습니다. 무반응을 바로 단선으로 판정하기 전에 후보 데이터시트의 내부 회로를 확인해야 합니다. 회로에 붙어 있는 상태의 다른 저항·다이오드도 읽기를 바꾸므로, 기판 위 측정 결과만으로 내부 고장을 선언하지 않습니다.
MOSFET 후보라면 베이스 접합을 찾는 절차를 적용하지 않습니다. 게이트–소스를 먼저 방전하고 바디 다이오드(body diode)와 게이트 충전 후의 드레인–소스 반응을 구분합니다. 이 간이 확인도 계기의 시험 전압과 부품의 내부 보호 회로에 영향을 받습니다. 어느 종류든 다이오드 모드 결과는 후보를 배제하거나 다음 시험을 고르는 단서이며, 정격 전류·누설·고전압 동작을 보증하지 않습니다.
교체 후보는 실제 구동 조건에서 다시 고릅니다
후보를 납땜하기 전에는 원래 부품과 대체품의 종류·극성, 패키지·단자 순서, 전압·전류·온도 정격과 방열 경로를 대조합니다. 일반 BJT라면 기판이 제공하는 베이스 전류로 필요한 부하 전류를 켤 수 있는지 제품의 포화(saturation) 시험 조건과 비교합니다. 포화는 스위치로 켠 BJT의 컬렉터–이미터 전압이 낮아진 상태입니다. 내장 저항형이라면 입력 전압과 R1·R2 값, 제품 자료의 켜짐·꺼짐 입력 조건을 함께 대조합니다. MOSFET이라면 실제 게이트–소스 전압(gate-source voltage, VGS)에서의 온저항(on-resistance, RDS(on))과 부하에서의 손실을 확인합니다. 게이트 임계 전압(gate threshold voltage, VGS(th))만 보고 해당 구동 전압에서 충분히 켜진다고 판단하지 않습니다. 스위칭(switching) 회로라면 필요한 켜짐·꺼짐 시간과 구동 저항·신호 조건도 대조합니다. 전류 정격 숫자가 크다는 이유 하나로 대체 가능하다고 결론 내리지 않습니다.
선형 증폭이나 바이어스 회로에서 BJT를 바꾼다면 스위치의 포화 조건만으로 판단하지 않습니다. 직류 전류 이득(DC current gain, hFE)은 베이스 전류에 대한 컬렉터 전류의 비입니다. 데이터시트의 이득 범위는 컬렉터 전류·컬렉터–이미터 전압(VCE) 같은 명시된 시험 조건에 묶여 있고, 온도에 따라서도 실제 이득이 달라질 수 있습니다. 후보의 hFE 범위를 실제 동작점에서 비교하고, 회로의 바이어스 전압·전류와 필요한 증폭 동작이 허용 범위에 남는지 확인합니다. hFE 대표값 하나가 비슷하다고 두 부품의 동작이 같아지는 것은 아닙니다.
처음 부품이 손상된 원인도 확인합니다. 새 부품이 바로 뜨거워진다면 전원을 끄고 핀 방향, 구동 신호, 단락된 부하와 방열 경로를 각각 조사합니다. 부품을 떼기 전 사진과 새 부품의 데이터시트 핀 그림을 나란히 두고, 전원이 없는 상태에서 의도한 연결과 이웃 패드 사이 단락을 확인합니다. 그런 다음 회로의 정상 소비전류와 기동 전류를 고려해 전원 공급기의 전류 제한값을 정하고, 처음 전원을 넣을 때 소비 전류·부하 동작·부품 온도를 관찰합니다. 정상처럼 보이는 한 번의 켜짐만으로 원래 고장 조건에서의 신뢰성을 확인했다고 기록하지 않습니다.