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如何快速找到生效電子元件?

日期:2019/7/24 10:39:30
摘要:電子設備中絕大部分故障最終都是由于電子元器件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障類型,有時直接就可以迅速找出故障元件,有時只需通過簡單的電阻或電壓測量即可找出故障。

關鍵詞:電子元件

電子元器件在使用過程中,常常會出現失效和故障,影響設備的正常工作。文本分析了常見元器件的失效原因和常見故障。

電子設備中絕大部分故障最終都是由于電子元器件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障類型,有時直接就可以迅速找出故障元件,有時只需通過簡單的電阻或電壓測量即可找出故障。

電阻器類

電阻器類元件包括電阻元件和可變電阻元件,固定阻值電阻通常稱為電阻器,可變阻值電阻通常稱為電位器。電阻器類元件在電子設備中使用的數量很大,并且是一種消耗功率的元件,由于電阻器失效導致電子設備故障的比率比較高,據統計約占15%。電阻器失效的模式和原因與產品的結構、工藝特點和使用條件等有密切關系。電阻器的失效可分為兩大類:致命失效和參數漂移失效。根據統計,致命失效是電阻器失效的主因,佔總故障85%~90%。其中包括斷路、機械損傷、接觸損壞、短路、絕緣和擊穿等原因,只有10%左右是由阻值漂移導致失效。

電阻器電位器失效的機理視類型不同而不同。非線形電阻和電位器主要的失效模式為開路、阻值漂移、引線機械損傷和接觸損壞;線形電阻和電位器主要的失效模式為開路、引線機械損傷和接觸損壞。電阻器的四種主要類型和相應的常見損壞模式如下:

(1)碳膜電阻器

引線斷裂、基體缺陷、膜層均勻性差、膜層刻槽缺陷、膜材料與引線端接觸不良和膜與基體污染等。

(2)金屬膜電阻器

電阻膜不均勻、電阻膜破裂、引線不牢、電阻膜分解、銀遷移、電阻膜氧化物還原、靜電荷作用、引線斷裂和電暈放電等。

(3)線繞電阻器

接觸不良、電流腐蝕、引線不牢、線材絕緣不好和焊點熔解等。

(4)可變電阻器

接觸不良、焊接不良、接觸簧片破裂或引線脫落、雜質污染、環氧膠不好和軸傾斜等。

電阻器容易產生變質和開路故障,變質后阻值往往會向變大的方向漂移。電阻器一般不進行修理,而是直接更換。對于線繞電阻,當電阻絲燒斷時,某些情況下可將燒斷處重新焊接后使用。

電阻器變質多是由于散熱不良、過分潮濕或制造時產生缺陷等原因造成的,而燒壞則是因電路不正常如短路和過載等原因所引起。電阻燒壞通常源于兩種情況,一種是電流過大使電阻發熱引起電阻燒壞。此時電阻表面可見焦糊狀,很容易發現。另一種情況是由于瞬間高壓加到電阻上引起電阻開路或阻值變大。這種情況下,電阻表面一般沒有明顯改變,在高壓電路中經常可發現存在這種故障現象的電阻。

可變電阻器或電位器主要有線繞和非線繞兩種。它們共同的失效模式有:參數漂移、開路、短路、接觸不良、動噪聲大和機械損傷等。從實際數據來看,實驗室試驗與現場使用之間主要的失效模式差異較大。實驗室故障以參數漂移居多,而現場使用中則以接觸不良、開路居多。

電位器接觸不良的故障,在現場使用中普遍存在。此類故障在電信設備中達90%,在電視機中約占87%,故接觸不良對電位器而言是致命的。造成接觸不良的主要原因如下:

(1)接觸壓力太小、簧片應力松弛、滑動接點偏離軌道或導電層、機械裝配不當或過大的機械負荷(如碰撞、跌落等)導致接觸簧片變形等。

(2)導電層、接觸軌道氧化或污染,引致接觸處形成各種不導電的膜層。

(3)導電層或電阻合金線磨損或燒毀,造成滑動點接觸不良。

電位器開路失效主要是由局部過熱或機械損傷造成的。例如,電位器的導電層或電阻合金線氧化、腐蝕、污染或者工藝不當(如繞線不均勻、導電膜層厚薄不均勻等)引起過大負荷,產生局部過熱,使電位器燒壞而開路;滑動觸點表面不光滑,接觸壓力又過大,將使繞線嚴重磨損而斷開,導致開路;電位器選擇與使用不當,或電子設備的故障危及電位器,使其處于過負荷或在較大的負荷下工作。這些都將加速電位器的損傷。

電容器類

電容器常見的故障現象主要有擊穿、開路、電參數退化、電解液泄漏及機械損壞等。導致這些故障的主要原因如下:

(1)擊穿

介質中存在疵點、缺陷、雜質或導電離子;介質材料老化;電介質發生電化學擊穿;在高濕度或低氣壓環境下極間邊緣飛弧;在機械應力作用下電介質瞬時短路;金屬離子遷移形成導電溝道或邊緣飛弧放電;介質材料內部氣隙擊穿造成介質電擊穿;介質在制造過程中發生機械損傷;介質材料分子結構改變以及外加電壓高于額定值等。

(2)開路

擊穿引起電極和引線絕緣;電解電容器陽極引出箔被腐蝕斷(或機械折斷);引出線與電極接觸點形成氧化層而造成低電平開路;引出線與電極接觸不良或絕緣;電解電容器陽極引出金屬箔因腐蝕而導致開路;工作電解質干涸或凍結;在機械應力作用下電解質和電介質之間瞬時開路等。

(3)電參數退化

潮濕與電介質老化與熱分解;電極材料的金屬離子遷移;殘余應力存在和變化;表面污染;材料的金屬化電極的自愈效應;工作電解質揮發和變稠;電極被電解腐蝕或化學腐蝕;引線和電極接觸電阻增加;雜質和有害離子的影響。

由于實際應用中的電容器是在工作應力和環境應力的綜合作用下工作的,因而會產生一種或幾種失效模式和失效機理,有時候某單一種失效模式更會導致其他失效模式或失效機理串聯發生。例如,溫度應力既可以促使表面氧化、加快老化的影響程度和電參數退化,又會促使電場強度下降,使介質擊穿更早到來。這些應力的影響程度都是時間的函數。因此,電容器的失效機理與產品的類型、材料的種類、結構的差異、制造工藝及環境條件和工作應力等諸多因素有密切關系。

擊穿故障通常非常容易發現,但遇上有多個元件并聯的情況,要確定具體的故障元件卻較為困難。開路故障可通過將相同型號和容量的電容與被檢測電容并聯來判定,觀察電路功能是否恢復來實現。電容電參數變化的檢查卻較為麻煩,一般可按照下面方法進行:

首先應將電容器的其中一條引線從電路板上燙下來,以避免周圍元件的影響。其次根據電容器的不同情況用不同的方法進行檢查。

(1)電解電容器的檢查。將萬用表置于電阻檔,量程要視乎被測電解電容的容量及耐壓大小而定。測量容量小、耐壓高的電解電容,量程應位于R×10kW檔;測量容量大、耐壓低的電解電容,量程應位于R×1kW檔。觀察充電電流的大小、放電時間長短(表針退回的速度)及表針最后指示的阻值。

電解電容器質量好壞的鑒別方法如下:

(1)充電電流大,表針上升速度快,放電時間長,表針退回速度慢,說明容量足。

(2)充電電流小,表針上升速度慢,放電時間短,表針退回速度快,說明容量小、質量差。

(3)充電電流為零,表針不動,說明電解電容器已經失效。

(4)放電到最后,表針退回到停止時指示的阻值大,說明絕緣性能好,漏電少。

(5)放電到最后,表針退回到停止時指示的阻值小,說明絕緣性能差,漏電嚴重。

(2)容量為1mF以上的電容器檢查。可用萬用表電阻檔(R×10kW)同極性多次測量法來檢查漏電程度及是否擊穿。將萬用表的兩根表筆與被測電容的兩根引線碰一下,觀察表針是否有輕微的擺動。對容量大的電容,表針擺動明顯;對容量小的電容,表針擺動不明顯。緊接著用表筆再次、三次、四次碰電容器的引線(表筆不對調),每碰一次都要觀察針是否有輕微的擺動。如從第二次起每碰一次表針都擺動一下,則說明此電容器有漏電。如接連幾次碰時表針均不動,則說明電容器是好的。如果第一次相碰時表針就擺到終點,則說明電容器已經被擊穿。另外,對于容量為1mF~20mF的電容器,有的數字萬用表可以測量。

(3)容量為1mF以下的電容器檢查。可以使用數字萬用表的電容測量檔較為準確地測得電容器的實際數值。若沒有帶電容測量功能的數字萬用表,便只能用歐姆檔檢查它是否擊穿短路。用完好的相同容量電容器與被懷疑的電容器并聯,檢查它是否開路。

(4)電容器參數的精確測量。單個電容器容量的精確測量可使用LCR電橋,耐壓值的測量可采用晶體管特性測試儀。