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电子元器件检测与测试方法

电子元器件的筛选与检测

动手准备元器件之前,最好对照电路原理图列出所需元器件的清单。为了保证在试制的过程中不浪费时间,减少差错,同时也保证制成后的装置能长期稳定地工作,待所有元器件都备齐后,还必须对其筛选检测。

在正规的工业化生产中,都设有专门的元器件筛选检测车间,备有许多通用和专用的筛选检测装备和仪器,但对于业余电子爱好者来说,不可能具备这些条件,即使如此,也绝不可以放弃对元器件的筛选和检测工作,因为许多电子爱好者所用的电子元器件是邮购来的,其中有正品,也有次品,更多的是业余品或利用品,如在安装之前不对它们进行筛选检测,一旦焊入印刷电路板上,发现电路不能正常工作,再去检查,不仅浪费很多时间和精力,而且拆来拆去很容易损坏元件及印刷电路板。

⑴外观质量检查

拿到一个电子元器件之后,应看其外观有无明显损坏。如变压器,看其所有引线有否折断,外表有无锈蚀,线包、骨架有无破损等。如三极管,看其外表有无破损,引脚有无折断或锈蚀,还要检查一下器件上的型号是否清晰可辨。对于电位器、可变电容器之类的可调元件,还要检查在调节范围内,其活动是否平滑、灵活,松紧是否合适,应无机械噪声,手感好,并保证各触点接触良好。

各种不同的电子元器件都有自身的特点和要求,各位爱好者平时应多了解一些有关各元件的性能和参数、特点,积累经验。

⑵电气性能的筛选

要保证试制的电子装置能够长期稳定地通电工作,并且经得起应用环境和其它可能因素的考验,对电子元器件的筛选是必不可少的一道工序。所谓筛选,就是对电子元器件施加一种应力或多种应力试验,暴露元器件的固有缺陷而不破坏它的完整性。筛选的理论是:如果试验及应力等级选择适当,劣质品会失效,而优良品则会通过。人们在长期的生产实践中发现新制造出来的电子元器件,在刚投入使用的时候,一般失效率较高,叫做早期失效,经过早期失效后,电子元器件便进入了正常的使用期阶段,一般来说,在这一阶段中,电子元器

件的失效率会大大降低。过了正常使用阶段,电子元器件便进入了耗损老化期阶段,那将意味着寿终正寝。这个规律,恰似一条浴盆曲线,人们称它为电子元器件的效能曲线,如图1所示。

电子元器件失效的原因,是由于在设计和生产时所选用的原材料或工艺措施不当而引起的。元器件的早期失效十分有害,但又不可避免。因此,人们只能人为地创造早期工作条件,从而在制成产品前就将劣质品剔除,让用于产品制作的元器件一开始就进入正常使用阶段,减少失效,增加其可靠性。

在正规的电子工厂里,采用的老化筛选项目一般有:高温存贮老化;高低温循环老化;高低温冲击老化和高温功率老化等。其中高温功率老化是给试验的电子元器件通电,模拟实际工作条件,再加上+80℃-+180℃的高温经历几个小时,它是一种对元器件多种潜在故障都有检验作用的有效措施,也是目前采用得最多的一种方法。对于业余爱好者来说,在单件电子制作过程中,是不太可能采取这些方法进行老化检测的,在大多数情况下,采用了自然老化的方式。例如使用前将元器件存放一段时间,让电子元器件自然地经历夏季高温和冬季低温的考验,然后再来检测它们的电性能,看是否符合使用要求,优存劣汰。对于一些急用的电子元器件,也可采用简易电老化方式,可采用一台输出电压可调的脉动直流电源,使加在电子元器件两端的电压略高于元件额定值的工作电压,调整流过元器件的电流强度,使其功率为1.5-2倍额定功率,通电几分钟甚至更长时间,利用元器件自身的特性而发热升温,完成简易老化过程。

⑶元器件的检测

经过外观检查以及老化处理后的电子元器件,还必须通过对其电气性能与技术参数地测量,以确定其优劣,剔除那些已经失效的元器件。当然,对于不同的电子元器件应有不同的测量仪器,但对于业余电子爱好者

来说,一般不具备专用电子测量仪器的条件,但起码应有一块万用电表,利用万用电表可以对一些常用的电子元器件进行粗略检测。各种电子元器件涉及到的电性能参数很多,我们要根据业余制作牵涉到的必须要弄清楚的有关参数进行检测,而不必对该元器件的所有参数都一一检测。下面例举几种基本元器件的检测。

①电阻器。它是所有电子装置中应用最为广泛的一种元件,也是最便宜的电子元件之一。它是一种线性元件,在电路中的主要用途有:限流、降压、分压、分流、匹配、负载、阻尼、取样等。

检测该元件时,主要看它的标称阻值与实际测量阻值的偏差程度。在大量的生产中,由于加工过程中各道工序对电阻器的作用,电阻器的实际值不可能做到与它的标称值完全一致,因此其阻值具有离散性,为了便于管理和组织生产,工程上按照使用的需要,给出了允许偏差值,如±5%、±10%、±20%。再加上万用电表检测电阻器时的误差,一般要求其误差不超过允许偏差的10%即认为合格。同时亦可通过外观检查综合判断其优劣。

②电容器。电容器也是电子装置中用得最多的电子元器件之一。它的质量好坏直接影响到整机的性能,同时也是容易失效的元件。在检查电容器时,如果电解电容器的贮存期超过了三年,可以认为该元件已经失效。有些电容器上没有出厂年限标志,外观则完好无损,肉眼很难判断出它的质量问题,因此就必须要对它进行检测。

电容器在电路中担任隔直、滤波、旁路、耦合、中和、退耦、调谐、振荡等。它的常见故障有击穿、漏电、失效(干涸)。用万用电表的欧姆档检查电容器是利用了电容器能够充放电原理进行的,这时应选用欧姆档的最高量程(R×1kΩ或R×10kΩ)来测量。如图2所示。当万用电表的两根表棒与电容器的两引脚相接时,

表针先向顺时间方向偏转一个角度,此时称为电容器的充电,当充电到一定程度时,电容器又开始放电,此时万用电表的指针便返回到∞位置。在测量过程中,表针摆动的角度越大,说明所检测的电容器容量越大。表针返回后越接近∞处,说明所检测的电容器漏电越小,即所检测的电容器的质量越高。

测量电解电容器时,由于其引脚有正、负极之分,应将红表棒接电容器的负极,黑表棒接电容器的正极,这样测量出来的漏电电阻才是正确的。反接时一般漏电电阻要比正接时小,利用这一点,还可判断出无极性标志的电解电容器的极性。如果电容器的容量太小,如在4700P以下,就只能检查它是否漏电或击穿,如果在测量中,表针摆动一下回不到∞处,而是停留在0-∞处的中间某一位置上,说明该电容器漏电严重;也可采取图3所示的办法。在万用电表与被测小电容器之间加装一只NPN型硅三极管,要求其β值大于100,集电极-发射极之间的耐压应大于25V,ICEO越小越好。被测电容器接到A、B两端。由于三极管VT的电流放大作用,较小容量的电容器也能引起表针较大幅度的摆动,然后返回到∞位置,如不能返回到∞处的,则可估测出漏电电阻。

对于可变电容器、拉线电容器,亦可用万用电表检测出它们有否碰片或漏电、短路等。

③电感器。电感器是一种非线性元件,可以储存磁能。由于通过电感的电流值不能突变,所以,电感对直流电流短路,对突变的电流呈高阻态。电感器在电路中的基本用途有:扼流、交流负载、振荡、陷波、调谐、补偿、偏转等。利用万用电表对其进行检测时,即只能判断出它的直流电阻值,如果已经标明了数值的电感器,只要其直流电阻值大致符合,即可视为合格。

④晶体二极管。晶体二极管是一种非线性器件,它的正、反两个方向的电阻值相差悬殊,这就是二极管的单向导电性。在电路中,利用这一特性,可以作整流、检波、箝位、限幅、阻尼、隔离等。

用万用电表测量二极管时,可选用欧姆档R×1kΩ。由于二极管具有单向导电性,它的正、反向电阻是不相等的,两者阻值相差越大越好。对于常用的小功率二极管,反向电阻应比正向电阻大数百倍以上。用红表棒接二极管的正极,黑表棒接它的负极,测得的是反向电阻。反之,红表棒接二极管的负极,黑表棒接它的正极,测得的是正向电阻。诸二极管的正向电阻一般在100Ω-1kΩ左右;硅二极管的正向电阻一般在几百欧至几千欧。如果测得它的正、反向电阻都是无穷大,说明该二极管内部已开路;如果它的正、反向电阻均为0,说明二极管内部已短路;如果它的正、反向电阻相差无几,说明二极管的性能变差失效。出现以上三种情况的二极管均不能使用。

⑤晶体三极管。三极管是电子装置中的重要元件,它的质量优劣直接关系到系统工作的可靠性和稳定性,因此,它是最需要进行老化筛选的元件之一。已知一个三极管的型号和管脚排列,可采用如下简易测试法来判断它的性能。应该注意的是:对一般小功率低压三极管,不宜采用R×10kΩ档进行测试,以免表内的高电压损坏三极管。

在检查三极管的穿透电流大小时,可采用图4所示的测量法,图中被测的是NPN型三极管,如果是NPN 型三极管,其测试棒应与管脚对调。万用电表的量程一般选用R×100或R×1kΩ档,要求测得的电阻值越大越好,对于中功率的锗管,此值应大于数千欧;对于硅管,此值应大于数百千欧。如果所测得的数值过小,说明管子的穿透电流大,管子的性能不好。如果测量时万用电表的表针摇摆不定,说明管子的稳定性很差。如果测

得的阻值接近于零,说明管子内部已击穿短路,不能使用。

在检查三极管的放大性能β值时,可以采用图5所示的估测法。如果被测管是NPN型,可按此方法测试,如果被测管是PNP则按虚线方式连接。测量时表针应向右偏转,其偏转角度越大,说明管子的放大倍数β越大。如果加上电阻R之后表针变化的角度不大或根本不变,则说明管子的放大作用很差或已经损坏。其R的阻值可在51kΩ-100kΩ范围内选取。也可能利用人手的电阻,用手捏位管子的c-b两极,但不要使它们短路,以手的皮肤电阻代替R。

对于结型场效应管,已知型号与管脚,如果用万用电表测G(栅极)和S(源极)之间,G与D(漏极)之间没有PN结电阻,说明该管子已坏。用万用电表的R×1kΩ档,其表棒分别接在场效应管的S极和D极上,然后用手碰触管子和G极,若表针不动,说明管子不好;若表针有较大幅度的摆动,说明管子可用。结型场效应管电路符号与引脚如图6所示。

以上所述的管子测量方法虽是粗略的,但一般都切实可行,如欲进行更严格的测量筛选,则宜使用专门的测试仪器。

⑥集成电路。集成电路的门类、品种很多,在业余条件下,电子爱好者似乎没有特别的测试方法,采用万

用电表进行测量时,只能对照已知的集成块引脚数据,用测得的数据与已知的数据进行对比,从而判断出被测集成块的好坏。也可以搭一个简单的试验电路,将集成块插入电路中进行试验,如能完成某些功能或符合某种逻辑关系便可用。如对音乐集成电路进行测试,可先制作一个简易电路,留出音乐集成电路的插脚(或用夹子),将音乐集成电路置于电路中,如果发声正常则可使用,否则不可使用。如果你有时间也乐于动手的话不妨自制一些常用的集成电路的简易试验仪器(参见本站工具仪表一栏),可方便日后的电子电路制作。

⑦ 其它电子元器件。如常用的各种开关、接插件、发光二极管、扬声器、耳机等,主要用万用电表检测它们的通断情况。对于发光二极管和扬声器、耳机,也可用电池组来试验其发光或发声程序,以此来判断其优劣。

如何测量光电二极管的好坏

光电二极管的种类很多,多应用在红外遥控电路中。为减少可见光的干扰,常采用黑色树脂封装,可滤掉700nm波长以下的光线。光电二极管对长方形的管子,往往做出标记角,指示受光面的方向。一般情况下管脚长的为正极。

光电二极管的管芯主要用硅材料制作。光电二极管常用英文缩写PD表示。

测量光电二极管有以下三种方法。

(1)电阻测量法:用万用表R×100或R×1K挡。像测普通二极管一样,正向电阻应为10K左右,无光照射时,反向电阻应为∞,然后让光电二极管见光,光线越强反向电阻应越小。光线特强时反向电阻可降到1K以下。这样的管子就是好的。若正反向电阻都是∞或零,说明管子是坏的。

(2)电压测量法:把万用表(指针式)接在直流1V左右的挡位。红表笔接光电二极管正极,黑表笔接负极,在阳光或白炽灯照射下,其电压与光照强度成正比,一般可达0.2~0.4V。

(3)电流测量法:把指针式万用表拨在直流50μA或500μA挡,红表笔接光电二极管正极,黑表笔接负极,在阳光或白炽灯照射下,起短路电流可达数十到数百微安。

什么是发光二极管

1.发光二极管的作用发光二极管(LED)是一种由磷化镓(GaP)等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时,它就会发光。图4-21是共电路图形符号。

发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成,也具有单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。

2.发光二极管的分类发光二极管有多种分类方法。

按其使用材料可分为磷化镓(GaP)发光二极管、磷砷化镓(GaAsP)发光二极管、砷化镓(GaAs)发光二极管、磷铟砷化镓(GaAsInP)发光二极管和砷铝化镓(GaAlAs)发光二极管等多种。

按其封装结构及封装形式除可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外,还可分为加色散射封装(D)、无色散射封装(W)、有色透明封装(C)和无色透明封装(T)。

按其封装外形可分为圆形、方形、矩形、三角形和组合形等多种,图4-22为几种发光二极管的外形。

塑封发光二极管按管体颜色又分为红色、琥珀色、黄色、橙色、浅蓝色、绿色、黑色、白色、透明无色等多种。而圆形发光二极管的外径从¢2~¢20mm,分为多种规格。

按发光二极管的发光颜色又可人发为有色光和红外光。有色光又分为红色光、黄色光、橙色光、绿色光等。

另外,发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

3.普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。

图4-23是普通发光二极管的应用电路。

普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导

体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm,琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。

常用的国产普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列,见表4-26、表4-27和表4-28。

常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

4.高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。

通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。

常用的高亮度红色发光二极管的主要参数见表4-29,常用的超高亮度单色发光二极管的主要参数见表

4-30。

5.变色发光二极管变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。

变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。

图4-24是三端变色发光二极管的外形和电路图形符号

图4-25是六端变色发光二极管的外形和内部电路

常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号,见表4-31。

6.闪烁发光二极管闪烁发光二极管(BTS)是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。其外形、内部结构图及内电路框图见图4-26和图4-27。

闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5V)即可闪烁发光。

表4-32是几种常用闪烁发光二极管的主要参数。

7.电压控制型发光二极管普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。

图4-28是电压控制型发光二极管的外形胩内部结构图。

电压控制型发光二极管的发光颜色有红、黄、绿等,工作电压有5V、9V、12V、18V、19V、24V共6种规格。

表4-33为BTV系列电压控制型发光二极管的主要参数。

8.红外发光二极管红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不可见光)并能辐射出去的发光器件,主要应用于各种光控及遥控发射电路中。其外形图见图4-29。

红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通

常使用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。

常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等,见表4-34和表4-35。

图4-30是红外发光二极管的应用电路。

电子元器件检测与测试方法

电子元器件的检测是家电维修的一项基本功,如何准确有效地检测元器件的相关参数,判断元器件的是否正常,不是一件千篇一律的事,必须根据不同的元器件采用不同的方法,从而判断元器件的正常与否。特别对初学者来说,熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要,以下对常用电子元器件的检测经验和方法进行介绍供对考。

一、电阻器的检测方法与经验:

1固定电阻器的检测。

A将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如不相符,超出误差范围,则说明该电阻值变值了。

B注意:测试时,特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时,手不要触及表笔和电阻的导电部分;被检测的电阻从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,造成测量误差;色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。

2水泥电阻的检测。检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。

3熔断电阻器的检测。在电路中,当熔断电阻器熔断开路后,可根据经验作出判断:若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦,可断定是其负荷过重,通过它的电流超过额定值很多倍所致;如果其表面无任何痕迹而开路,则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断,可借助万用表R×1挡来测量,为保证测量准确,应将熔断电阻器一端从电路上焊下。若测得的阻值为无穷大,则说明此熔断电阻器已失效开路,若测得的阻值与标称值相差甚远,表明电阻变值,也不宜再使用。在维修实践中发现,也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象,检测时也应予以注意。

4电位器的检测。检查电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关通、断时“喀哒”声是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有“沙沙”声,说明质量不好。用万用表测试时,先根据被测电位器阻值的大小,选择好万用表的合适电阻挡位,然后可按下述方法进行检测。A用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端,其读数应为电位器的标称阻值,如万用表的指针不动或阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。

B检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。用万用表的欧姆档测“1”、“2”(或“2”、“3”)两端,将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置,这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴柄,电阻值应逐渐增大,表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时,阻值应接近电位器的标称值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象,说明活动触点有接触不良的故障。

5正温度系数热敏电阻(PTC)的检测。检测时,用万用表R×1挡,具体可分两步操作:

A常温检测(室内温度接近25℃);将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值,并与标称阻值相对比,二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大,则说明其性能不良或已损坏。

B加温检测;在常温测试正常的基础上,即可进行第二步测试—加温检测,将一热源(例如电烙铁)靠近PTC热敏电阻对其加热,同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大,如是,说明热敏电阻正常,若阻值无变化,说明其性能变劣,不能继续使用。注意不要

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