Методы тестирования (проверки) электронных компонентов .

При ремонте любого электронного изделия приходится сталкиваться с проверкой радиоэлементов. При кажущейся простоте этот процесс имеет свои особенности. Возникают вопросы, касающиеся тестирования и тогда, когда радиолюбитель решает заменить старенький тестер на новый, с цифровой индикацией, когда появляются новые типы полупроводниковых приборов, таких как цифровые транзисторы, и т.д. В этой главе приведены ответы на многие вопросы, связанные с тестированием радиоэлементов.

В главе изложены основные вопросы их тестирования как с применением стрелочных или аналоговых мультиметров (АММ), так и с применением цифровых мультиметров (ЦММ).

Тестирование кондесаторов при использовании мультиметров, имеющих режим проверки конденсаторов, проблем не вызывает. Если же мультиметр такого режима не имеет, то для проверки используется омметр (только при использова-нии АММ). Он позволяет определить пробой или утечку конденсатора. К оммет ру, включенному на верхнем пределе измерения, подключают конденсатор. О про бое свидетельствует низкое (несколько Ом) сопротивление конденсатора. Если конденсатор исправен, то стрелка АММ сначала отклонится (если емкость конденсатора примерно 0,47 мкФ и более), а затем вернется на нулевую отметку. Величина и время отклонения стрелки зависит от емкости конденсатора по принципу: чем больше, тем больше. При проверке электролитических конденсаторов следует соблюдать полярность подключения мультиметра. Если же стрелка отклонилась на какую-то величину и АММ показывает какое-то сопротивления. то это говорит об утечке конденсатора. ЦММ такие измерения производить не позволяет. Этот способ проверки не обеспечивает 100%-й гарантии того, что если отклонений при проверке не выявлено, то конденсатор исправен, и требует обязательного выпаивания его из схемы. Главным критерием работы конденсато ра является выполнение им своих функций в работающей схеме. Полученные в результате такой проверки результаты могут говорить об исправности конденса тора, однако он может быть неисправен и работать в схеме не будет.

Оптимальным способом быстрой проверки емкостей, без выпаивания их из схемы, на работоспособность является следующий. Необходимо произвести внешний осмотр схемы. Конденсаторы с раздутым корпусом, с потеками электролита, коррозией у выводов, с греющимся во время работы корпусом необходимо проверить заменой. Особенно критична такая проверка для импульсных блоков питания. Дополнительной информацией о неисправностях конденсаторов фильт ров питания является пониженное напряжение питания, специфические помехи на изображении телевизора, повышенный уровень фона аудио тракта. Хороший результат дает подключение параллельно проверяемому исправного конденсатора (подключать следует при отключенном питании устройства). При неисправностях конденсаторов в импульсных схемах, например в задающем генераторе кадровой развертки телевизора, проверку конденсатора на работоспособность можно про извести путем подключения заведомо исправного и по характеру изменений на экране принимают решение о необходимости его замены. Наиболее часто выходят из строя электролитические конденсаторы, иногда полиэтилентерефталатные в высоковольтных цепях строчной развертки. Редко керамические, слюдяные конденсаторы. Наилучшие результаты при тестировании конденсаторов дает использование простого генератора импульсов, построенного на интегральном таймере типа КР1006ВИ1 (зарубежные аналоги — таймеры серии 555). При проверке конден сатор включают во времязадающую цепочку и по периоду следования импульсов при известном значении R вычисляют значение емкости по формуле:

С = T / R

Следует быть очень осторожными при проверке конденсаторов в высоковольтных схемах (схемы строчной развертки, импульсных блоков питания). После выклю чения устройства с помощью разрядной цепи конденсаторы необходимо разрядить. Для этого используют разрядную цепь из резистора сопротивлением 2 кОм. 1 МОм, соединенного одним выводом с корпусом или общим проводом схемы. Рекоме н дуемые значения сопротивления резистора:

• для низковольтных цепей с емкостями до 1000 мкФ и рабочими напряжениями до 400 В (блоки питания телевизоров и мониторов, электронные лампы-вспыш ки) — 2 кОм (25 Вт). Время разряда составляет примерно 1 с на 100 мкФ емкости;

• для цепей с емкостями до 2 мкФ и со средними рабочими напряжениями до 5000 В (высоковольтные конденсаторы микроволновых печей) — 100 кОм (25 Вт). Время разряда составляет примерно 0,5 с на 1 мкФ емкости;

• для высоковольтных цепей с емкостями до 2 нФ и рабочими напряжениями до 50 кВ (цепи питания второго анода ЭЛТ) — 1 МОм (10 Вт). Время разряда составляет примерно 0,01 с на 1 нФ емкости.

На рис. 8.1 приведена схема разрядника со светодиодной индикацией.

В качестве включенных встречно-параллельно диодов применяются кремниевые диоды общего назначения. Падение напряжения на диоде в прямом направлении

составляет около 0,75 В, поэтому на сборке из четырех диодов оно составит около 2.8. 3 В. В пробнике применяется два светодиода для того, чтобы обеспечить индикацию независимо от полярности его включения.

Говоря о проверке электролитических конденсаторов, следует упомянуть об их так называемом эквивалентном последовательном сопротивлении (ЭПС). На его величину влияет, а с течением времени не в лучшую сторону, состояние обкладок конденсатора, внутренних контактов, состояние электролита. При соответствии емкости номиналу иногда оказывается, что ЭПС возросло, а это приводит к тому, что схема либо не работает, либо работает неправильно. За рубежом выпускаются специальные приборы для проверки ЭПС, но на практике оценить ЭПС электролитического конденсатора можно довольно просто с помощью осциллографа. Для этого следует подать на осциллограф с генератора импульсов или звукового генератора сигнал частотой около 100 кГц (некритично) и включить в разрыв сигнального провода испытуемый конденсатор, если он используется в схеме как разделительный, или замкнуть сигнальный провод через испытуемый конденсатор на общий провод, если он используется как конденсатор фильтра. В первом случае уровень сигнала не должен ни измениться, ни исказиться. Во втором случае вместо меандра или синусоиды наблюдается прямая линия. Если этого не происходит — конденсатор необходимо заменить.

Тестирование полупроводниковых диодов

При тестировании диодов с помощью АММ следует использовать нижние пре- делы измерений. При проверке исправного диода сопротивление в прямом направ лении составит несколько сотен Ом, в обратном направлении — бесконечно большое сопротивление. При неисправности диода АММ покажет в обоих направ лениях сопротивление близкое к 0 или разрыв при пробое диода. Сопротивление переходов в прямом и обратном направлениях для германиевых и кремниевых диодов различно.

Проверка диодов с помощью ЦММ производится в режиме их тестирования. При этом, если диод исправен, на дисплее отображается напряжение на р- n переходе при измерении в прямом направлении или разрыв при измерении в обратном направлении. Величина прямого напряжения на переходе для кремниевых диодов составляет 0,5. 0,8 В, для германиевых — 0,2. 0,4 В. При проверке диода с помощью ЦММ в режиме измерения сопротивления при проверке исправного диода обычно наблюда- ется разрыв как в прямом, так и в обратном направлении из-за того, что напряжение на клеммах мультиметра недостаточно для того, чтобы переход открылся.

Тестирование транзисторов

В общем тестирование транзисторов аналогично тестированию диодов, так как саму структуру транзистора p - n -р или п-р-п можно при проверке представить как два диода (рис. 8.2), с соединенными вместе либо выводами катода, либо анода, представляющими собой вывод базы транзистора. При тестировании ЦММ прямое напряжение на переходе исправного транзистора составит 0,45. 0,9 В.

Дополнительно следует проверять сопротивление (падение напряжения) между коллектором и эмиттером, которое для исправного транзистора должно быть определено как очень большое, за исключением описанных ниже особенностей. Однако есть свои особенности и при проверке транзисторов. На них мы и остановимся подробнее.

Одной из особенностей является наличие у некоторых типов мощных. транзисторов встроенного демпферного диода, который включен между коллектором и эмиттером, а также резистора номиналом около 50 Ом между базой и эмиттером. Это характерно в первую очередь для транзисторов выходных каскадов строчной развертки. Из-за этих дополнительных элементов нарушается обычная картина тестирования транзисторов. При проверке таких транзисторов следует сравнивать проверяемые параметры с такими же параметрами заведомо исправного однотипного транзистора. При проверке ЦММ транзисторов с резистором в цепи база-эмиттер напряжение на переходе Б-Э будет близким или равным 0 В.

Другими "особенными" транзисторами являются транзисторы, включенные по схеме Дарлингтона (составные транзисторы). Внешне они выглядят как обычные, но в одном корпусе имеется два транзистора, соединенные по схеме, изображенной на рис. 8.3. От обычных их отличает очень высокий коэффициент усиления — более 1000.

Тестирование таких транзисторов особенностями не отличается, за исключением того, что прямое напряжение перехода Б-Э составляет 1,2. 1,4 В. Следует отметить, что некоторые типы ЦММ в режиме тестирования имеют на клеммах напряжение меньшее 1,2 В, что недостаточно для открывания р- n перехода, и в этом случае наблюдается разрыв.

Другими необычными транзисторами являются цифровые транзисторы (транзисторы с внутренними цепями смещения). На рис. 8.4 изображена схема такого цифрового транзистора. Номиналы резисторов R 1 и R 2 одинаковы и могут составлять либо 10 кОм, либо 22 кОм, либо 47 кОм, либо иметь смешанные номиналы.

Тестирование цифровых транзисторов затруднено. И если с помощью АММ можно наблюдать отличия в прямом и обратном сопротивлениях переходов, то проверка с помощью ЦММ результатов не дает. В этом случае лучший вариант при сомнениях в работоспособности — замена на заведомо исправный транзистор.

Тестирование однопереходных и программируемых однопереходных транзисторов

Однопереходный транзистор (ОПТ) отличается наличием на его вольтамперной характеристике участка с отрицательным сопротивлением. Наличие такого участ ка говорит о том, что такой полупроводниковый прибор может использоваться для генерирования колебаний (ОПТ, туннельные диоды и др.).

ОПТ используется в генераторных и переключательных схемах. В отечественной литературе автор не встречал понятия "программируемый ОПТ", только — ОПТ. Однако ввиду большой насыщенности рынка зарубежной электронной техникой и элементной базой следует научиться их отличать. Это несложно:

• общим для них является трехслойная структура (как у любого транзистора) с двумя р- n переходами;

• ОПТ имеет выводы, называемые база 1 (Б1), база 2 (Б2), эмиттер. Он переходит в состояние проводимости, когда напряжение на эмиттере превышает значение критического напряжения переключения, и находится в этом состоянии до тех пор, пока ток эмиттера не снизится до некоторого значения, называемого током запирания. Все это очень напоминает работу тиристора;

• программируемый ОПТ имеет выводы, называемые анод (А), катод (К) и управ ляющий электрод (УЭ). По принципу работы он ближе к тиристору. Переклю чение его происходит тогда, когда напряжение на управляющем электроде превышает напряжение на аноде (на величину примерно 0,6 В — прямое напряжение р- n перехода). Таким образом, изменяя с помощью делителя напряжение на аноде, можно изменять напряжение переключения ("программи ровать" его) такого прибора.

Чтобы проверить исправность ОПТ и программируемого ОПТ следует измерить омметром сопротивление между выводами Б1 и Б2 или А и К для проверки на пробой. Но наиболее точные результаты можно получить, собрав схему для проверки ОПТ (для ОПТ — рис. 8.5, для программируемого ОПТ — рис. 8.6).

Тестирование динисторов. тиристоров , симисторов

Динисторы, тиристоры, симисторы представляют собой полупроводниковые при боры четырехслойной структуры р- n - p - n. Часто при пояснении принципа работы их изображают в виде соединенных между собой, как показано на рис. 8.7, транзисторов разной проводимости. Как видно из рисунка, тиристор имеет три вывода: анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ). Напряжение, приложенное к р- n переходу одного из транзисторов, обеспечивает отпирание тиристора.С помощью мультиметра динистор можно проверить только на пробой между выводами А и К (при исправном тиристоре участок А-К не прозваниваются), а тиристор и симистор, кроме того, и на исправность р- n перехода между УЭ и К. Наилучшие результаты проверки тиристоров и симисторов обеспечивает испыта тельная схема, изображенная на рис. 8.8.

В качестве источника питания используется источник постоянного тока напряже нием 12 В с допустимым током нагрузки не менее 200 мА. Резистор R 1 ограничивает ток через испытуемый прибор, а резистор R 2 — через его управля ющий электрод. Схема обеспечивает тестирование тиристоров и симисторов малой и средней мощности. Для проверки прибора необходимо:

1. Включить его в схему, как показано на рис. 8.8.

2. Кратковременно соединить его УЭ с резистором R 2. Прибор должен открыться, напряжение + U тест станет равным нулю. Прибор остается открытым и при отключенном от R 2 управляющем электроде.

3. Разорвать цепь питания анода (УЭ при этом соединен с К) и замкнуть ее вновь.

Прибор должен находиться в закрытом состоянии. + U тест при этом равно 12 В.

При тестировании симисторов следует повторить п.п. 2, 3, и R 2 при этом должен быть запитан от отрицательного полюса источника питания. Результат такого тестирования позволяет убедиться в исправности прибора. Тем не менее окончательным результатом тестирования следует считать исправную работу полупроводникового прибора в том устройстве, где он установлен. Динисторы (по другому их называют еще диаки и сидаки) не имеют вывода УЭ, и они открываются при превышении напряжения на аноде некоторого значения, указываемого в параметрах на данный тип прибора. Как было сказано выше, проверка с использованием мультиметра достоверного результата не дает. Для того, чтобы точно знать исправен динистор или нет, его следует проверить, включив в испытательную схему (рис. 8.9), которая питается от регулируемого источника напряжения переменного тока.

Диод D 1 представляет собой однополупериодный выпрямитель, конденсатор С1 — сглаживающий, резистор R 1 ограничивает ток через динистор. При провер ке следует плавно увеличивать напряжение на динисторе. При достижении некоторого порогового значения он откроется, при уменьшении напряжения по достижении протекающего тока значения заданного тока удержания — закроется. После такой проверки необходимо ее повторить, изменив полярность приложен ного к динистору напряжения. При проверке в качестве источника напряжения переменного тока во избежание опасности поражения следует использовать трансформатор.

Определение структуры и расположения выводов транзисторов. тип которых неизвестен

При определении структуры транзистора, тип которого неизвестен, следует путем перебора (шесть вариантов) определить вывод базы, а затем измерить прямое напряжение на переходах. Прямое напряжение на переходе Б-Э всегда на несколько милливольт выше прямого напряжения на переходе Б-К (при пользовании АММ сопротивление перехода Б-Э в прямом направлении несколько выше сопротивления перехода Б-К). Это связано с технологией производства транзисторов, и правило применимо к обыкновенным биполярным транзисторам, за исключением некоторых типов мощных транзисторов, имеющих встроенный демпферный диод. Полярность щупа мультиметра, подключенного при измерени ях на переходах в прямом направлении к базе транзистора укажет на тип транзистора: если это "+" — транзистор структуры п-р-п, если "-" — структуры р-п-р.

Тестирование полевых МОП - транзисторов

Существует несколько разных способов тестирования полевых МОП-транзисторов. Например такой:

• Проверить сопротивление между затвором — истоком (3-И) и затвором — стоком (3-С). Оно должно быть бесконечно большим.

• Соединить затвор с истоком. В этом случае переход исток — сток (И-С) должен прозваниваться как диод (исключение для МОП-транзисторов, имеющих встроен- ную защиту от пробоя — стабилитрон с определенным напряжением пробоя).Характерной неисправностью полевых МОП-транзисторов является короткое замыкание 3-И и 3-С. Другим способом является использование двух омметров. Первый включается для измерения между И-С, второй — между И-3. Второй омметр должен иметь высокое входное сопротивление — около 20 МОм и напряжение на выводах не менее 5 В. При подключении второго омметра в прямой полярности транзистор.

откроется (первый омметр покажет сопротивление близкое к нулю), при изменении полярности на противоположную транзистор закроется. Недостаток этого способа — требования к напряжению на выводах второго омметра. Естественно, ЦММ для этих целей не подходит. Это ограничивает применение такого способа тестирования.

Еще один способ похож на второй. Сначала кратковременно соединяют между собой выводы 3-И для того, чтобы снять имеющийся на затворе заряд. Далее к выводам И-С подключают омметр. Берут батарейку напряжением 9 В и кратко временно подключают ее плюсом к затвору, а минусом — к истоку. Транзистор откроется и будет открыт некоторое время после отключения батарейки за счет сохранения заряда. Большинство полевых МОП-транзисторов открывается при напряжении 3-И около 2 В.

При тестировании полевых МОП-транзисторов следует соблюдать особую осто рожность, чтобы не вывести его из строя статическим электричеством.

Тестирование светодиодов

Электрическая проверка исправности светодиодов видимого и инфракрасного (ИК) излучения аналогична проверке обычных диодов. Отличие заключается в их более высоком прямом напряжении при тестировании с использованием ЦММ. Типовыми значениями прямого напряжения на переходе являются:

• для ИК диодов 1,2 В;

• для светодиодов красного свечения 1,85 В;

• для светодиодов желтого свечения 2 В;

• для светодиодов зеленого свечения 2,15 В;

• для светодиодов синего свечения около 3 В.

Это средние значения, которые могут отличаться на 0,5. 0,6 В, и способ нельзя назвать надежным при определении цвета свечения светодиода по прямому напряжению на его переходе.

Тестирование оптопар

Любая оптопара состоит из двух частей — источника излучения (обычно ИК светодиод) и фотоприемника, который открывается при работе источника излуче ния, — фотодиода, фототранзистора, фототиристора. Для проверки исправности оптопары можно использовать схему, изображенную на рис. 8.10.

При подаче напряжения на вывод светодиода фотодиод открывается, и выходное напряжение становится равным 0 В. В закрытом состоянии фотодиода оно равно напряжению источника питания.

Тестирование термисторов

Термисторы (терморезисторы) являются одним из видов полупроводниковых приборов. Одной из главных характеристик термистора является температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Существуют термисторы двух видов — с положительным ТКС (сопротивление термистора растет с увеличением температуры) и с отрицательным ТКС (сопротивление термистора с ростом температуры уменьшается). Для проверки следует подключить к выводам термистора омметр и следить за изменением его сопротив ления при нагреве. Для этого можно подержать его над паяльником или исполь зовать другой способ нагрева. Если термистор неисправен, его сопротивление либо не будет изменяться, либо будет равно нулю, либо — бесконечности. Тем не менее, при проверке термисторов следует учитывать их функциональное назначение в тех схемах, где они работают.

Тестирование стабилитронов

Стабилитроны при их проверке с использованием АММ ведут себя как обычные диоды. Проверить их при помощи ЦММ можно только если напряжение стабили зации стабилитрона составляет доли вольта. В противном случае ЦММ показы вает разрыв цепи. Наиболее надежный способ — проверка напряжения стабили зации стабилитрона в схеме (рис. 8.11).

Рис. 8.11

Значение резистора R 2 справедливо для стабилитронов с напряжением стабили зации до 20 В. В любом случае рассчитать его несложно, имея под рукой справочник. I ст— справочное значение тока стабилизации:

R = U ист Наиболее часто встречающейся неисправностью является пробой стабилитрона.

Расположение выводов транзисторов

При тестировании транзисторов необходимо знать их расположение выводов. Наиболее точную информацию дает справочник. Однако, если сузить вопрос наиболее часто встречающимися неисправностями транзисторов, то можно сказать, что наиболее часто выходят из строя транзисторы выходных каскадов строчной развертки, выходных каскадов усилителей мощности радиопередающих устройств и транзисторы блоков питания. Транзисторы для выходных каскадов строчной развертки выпускаются в основном в корпусах двух типов: металлическом ТО-3 и пластмассовом — ТО-ЗР.На рис. 8.12 изображено расположение выводов для корпуса ТО-3 (вид снизу) и корпуса ТО-ЗР (вид со стороны маркировки). Следует помнить, что у таких транзисторов, имеющих встроенный демпферный диод сопротивление между Б-Э в обратном направлении будет около 50 Ом, и транзистор считается исправным, если измеренное значение сопротивления составляет не менее 10 Ом. В оконечных каскадах усилителей мощности чаще всего применяются транзисто­ры в металлокерамических корпусах с крестообразным расположением выводов (рис. 8.13). В некоторых радиоэлектронных приборах в оконечных каскадах усилителей мощности передающих устройств и устройствах электропитания используются транзисторы в корпусах для поверхностного монтажа ( SOT 23, SOT 323 и т.д.). Чаще всего они имеют расположение выводов, изображенное на рис. 8.14. Оно может быть либо нормальным (изображение слева), либо обратным (изображение справа).

Источник: pryriz.org.ua

Категория: Безопасность

Похожие статьи: