在正規(guī)的工業(yè)化生產(chǎn)中,都設(shè)有專門的元器件篩選檢測車間,備有許多通用和專用的篩選檢測裝備和儀器,但對于業(yè)余電子愛好者來說,不可能具備這些條件,即使如此,也絕不可以放棄對元器件的篩選和檢測工作,因?yàn)樵S多電子愛好者所用的電子元器件是郵購來的,其中有正品,也有次品,更多的是業(yè)余品或利用品,如在安裝之前不對它們進(jìn)行篩選檢測,一旦焊入印刷電路板上,發(fā)現(xiàn)電路不能正常工作,再去檢查,不僅浪費(fèi)很多時(shí)間和精力,而且拆來拆去很容易損壞元件及印刷電路板。
一、外觀質(zhì)量檢查
拿到一個(gè)電子元器件之后,應(yīng)看其外觀有無明顯損壞。如變壓器,看其所有引線有否折斷,外表有無銹蝕,線包、骨架有無破損等。如三極管,看其外表有無破損,引腳有無折斷或銹蝕,還要檢查一下器件上的型號是否清晰可辨。對于電位器、可變電容器之類的可調(diào)元件,還要檢查在調(diào)節(jié)范圍內(nèi),其活動(dòng)是否平滑、靈活,松緊是否合適,應(yīng)無機(jī)械噪聲,手感好,并保證各觸點(diǎn)接觸良好。
各種不同的電子元器件都有自身的特點(diǎn)和要求,各位愛好者平時(shí)應(yīng)多了解一些有關(guān)各元件的性能和參數(shù)、特點(diǎn),積累經(jīng)驗(yàn)。
二、電氣性能的篩選
要保證試制的電子裝置能夠長期穩(wěn)定地通電工作,并且經(jīng)得起應(yīng)用環(huán)境和其它可能因素的考驗(yàn),對電子元器件的篩選是必不可少的一道工序。所謂篩選,就是對電子元器件施加一種應(yīng)力或多種應(yīng)力試驗(yàn),暴露元器件的固有缺陷而不破壞它的完整性。篩選的理論是:如果試驗(yàn)及應(yīng)力等級選擇適當(dāng),劣質(zhì)品會(huì)失效,而優(yōu)良品則會(huì)通過。人們在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新制造出來的電子元器件,在剛投入使用的時(shí)候,一般失效率較高,叫做早期失效,經(jīng)過早期失效后,電子元器件便進(jìn)入了正常的使用期階段,一般來說,在這一階段中,電子元器件的失效率會(huì)大大降低。過了正常使用階段,電子元器件便進(jìn)入了耗損老化期階段,那將意味著壽終正寢。這個(gè)規(guī)律,恰似一條浴盆曲線,人們稱它為電子元器件的效能曲線,如圖1所示。
電子元器件失效的原因,是由于在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)所選用的原材料或工藝措施不當(dāng)而引起的。元器件的早期失效十分有害,但又不可避免。因此,人們只能人為地創(chuàng)造早期工作條件,從而在制成產(chǎn)品前就將劣質(zhì)品剔除,讓用于產(chǎn)品制作的元器件一開始就進(jìn)入正常使用階段,減少失效,增加其可靠性。
在正規(guī)的電子工廠里,采用的老化篩選項(xiàng)目一般有:高溫存貯老化;高低溫循環(huán)老化;高低溫沖擊老化和高溫功率老化等。
其中高溫功率老化是給試驗(yàn)的電子元器件通電,模擬實(shí)際工作條件,再加上+80℃-+180℃的高溫經(jīng)歷幾個(gè)小時(shí),它是一種對元器件多種潛在故障都有檢驗(yàn)作用的有效措施,也是目前采用得最多的一種方法。
對于業(yè)余愛好者來說,在單件電子制作過程中,是不太可能采取這些方法進(jìn)行老化檢測的,在大多數(shù)情況下,采用了自然老化的方式。例如使用前將元器件存放一段時(shí)間,讓電子元器件自然地經(jīng)歷夏季高溫和冬季低溫的考驗(yàn),然后再來檢測它們的電性能,看是否符合使用要求,優(yōu)存劣汰。 對于一些急用的電子元器件,也可采用簡易電老化方式,可采用一臺輸出電壓可調(diào)的脈動(dòng)直流電源,使加在電子元器件兩端的電壓略高于元件額定值的工作電壓,調(diào)整流過元器件的電流強(qiáng)度,使其功率為1.5-2倍額定功率,通電幾分鐘甚至更長時(shí)間,利用元器件自身的特性而發(fā)熱升溫,完成簡易老化過程。
三、元器件的檢測
經(jīng)過外觀檢查以及老化處理后的電子元器件,還必須通過對其電氣性能與技術(shù)參數(shù)地測量,以確定其優(yōu)劣,剔除那些已經(jīng)失效的元器件。
當(dāng)然,對于不同的電子元器件應(yīng)有不同的測量儀器,但對于業(yè)余電子愛好者來說,一般不具備專用電子測量儀器的條件,但起碼應(yīng)有一塊萬用電表,利用萬用電表可以對一些常用的電子元器件進(jìn)行粗略檢測。各種電子元器件涉及到的電性能參數(shù)很多,我們要根據(jù)業(yè)余制作牽涉到的必須要弄清楚的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測,而不必對該元器件的所有參數(shù)都一一檢測。
下面列舉幾種基本元器件的檢測。
1、電阻器
它是所有電子裝置中應(yīng)用最為廣泛的一種元件,也是最便宜的電子元件之一。它是一種線性元件,在電路中的主要用途有:限流、降壓、分壓、分流、匹配、負(fù)載、阻尼、取樣等。檢測該元件時(shí),主要看它的標(biāo)稱阻值與實(shí)際測量阻值的偏差程度。
在大量的生產(chǎn)中,由于加工過程中各道工序?qū)﹄娮杵鞯淖饔?,電阻器的?shí)際值不可能做到與它的標(biāo)稱值完全一致,因此其阻值具有離散性,為了便于管理和組織生產(chǎn),工程上按照使用的需要,給出了允許偏差值,如±5%、±10%、±20%。再加上萬用電表檢測電阻器時(shí)的誤差,一般要求其誤差不超過允許偏差的10%即認(rèn)為合格。同時(shí)亦可通過外觀檢查綜合判斷其優(yōu)劣。
2、電容器
電容器也是電子裝置中用得最多的電子元器件之一。它的質(zhì)量好壞直接影響到整機(jī)的性能,同時(shí)也是容易失效的元件。在檢查電容器時(shí),如果電解電容器的貯存期超過了三年,可以認(rèn)為該元件已經(jīng)失效。有些電容器上沒有出廠年限標(biāo)志,外觀則完好無損,肉眼很難判斷出它的質(zhì)量問題,因此就必須要對它進(jìn)行檢測。
電容器在電路中擔(dān)任隔直、濾波、旁路、耦合、中和、退耦、調(diào)諧、振蕩等。它的常見故障有擊穿、漏電、失效(干涸)。
用萬用電表的歐姆檔檢查電容器是利用了電容器能夠充放電原理進(jìn)行的,這時(shí)應(yīng)選用歐姆檔的最高量程(r×1kω或r×10kω)來測量。如圖2所示。
當(dāng)萬用電表的兩根表棒與電容器的兩引腳相接時(shí),表針先向順時(shí)間方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度,此時(shí)稱為電容器的充電,當(dāng)充電到一定程度時(shí),電容器又開始放電,此時(shí)萬用電表的指針便返回到∞位置。
在測量過程中,表針擺動(dòng)的角度越大,說明所檢測的電容器容量越大。表針返回后越接近∞處,說明所檢測的電容器漏電越小,即所檢測的電容器的質(zhì)量越高。
測量電解電容器時(shí),由于其引腳有正、負(fù)極之分,應(yīng)將紅表棒接電容器的負(fù)極,黑表棒接電容器的正極,這樣測量出來的漏電電阻才是正確的。 反接時(shí)一般漏電電阻要比正接時(shí)小,利用這一點(diǎn),還可判斷出無極性標(biāo)志的電解電容器的極性。
如果電容器的容量太小,如在4700p以下,就只能檢查它是否漏電或擊穿,如果在測量中,表針擺動(dòng)一下回不到∞處,而是停留在0-∞處的中間某一位置上,說明該電容器漏電嚴(yán)重;也可采取圖3所示的辦法。
在萬用電表與被測小電容器之間加裝一只npn型硅三極管,要求其β值大于100,集電極-發(fā)射極之間的耐壓應(yīng)大于25v,iceo越小越好。
被測電容器接到a、b兩端。由于三極管vt的電流放大作用,較小容量的電容器也能引起表針較大幅度的擺動(dòng),然后返回到∞位置,如不能返回到∞處的,則可估測出漏電電阻。
對于可變電容器、拉線電容器,亦可用萬用電表檢測出它們有否碰片或漏電、短路等。
3、電感器
電感器是一種非線性元件,可以儲存磁能。由于通過電感的電流值不能突變,所以,電感對直流電流短路,對突變的電流呈高阻態(tài)。
電感器在電路中的基本用途有:
扼流、交流負(fù)載、振蕩、陷波、調(diào)諧、補(bǔ)償、偏轉(zhuǎn)等。利用萬用電表對其進(jìn)行檢測時(shí),即只能判斷出它的直流電阻值,如果已經(jīng)標(biāo)明了數(shù)值的電感器,只要其直流電阻值大致符合,即可視為合格。
4、晶體二極管
晶體二極管是一種非線性器件,它的正、反兩個(gè)方向的電阻值相差懸殊,這就是二極管的單向?qū)щ娦?。在電路中,利用這一特性,可以作整流、檢波、箝位、限幅、阻尼、隔離等。
用萬用電表測量二極管時(shí),可選用歐姆檔r×1kω。由于二極管具有單向?qū)щ娦?,它的正、反向電阻是不相等的,兩者阻值相差越大越好?br> 對于常用的小功率二極管,反向電阻應(yīng)比正向電阻大數(shù)百倍以上。
用紅表棒接二極管的正極,黑表棒接它的負(fù)極,測得的是反向電阻。反之,紅表棒接二極管的負(fù)極,黑表棒接它的正極,測得的是正向電阻。
諸二極管的正向電阻一般在100ω-1kω左右;
硅二極管的正向電阻一般在幾百歐至幾千歐。如果測得它的正、反向電阻都是無窮大,說明該二極管內(nèi)部已開路;
如果它的正、反向電阻均為0,說明二極管內(nèi)部已短路;如果它的正、反向電阻相差無幾,說明二極管的性能變差失效。出現(xiàn)以上三種情況的二極管均不能使用。
5、晶體三極管
三極管是電子裝置中的重要元件,它的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性,因此,它是最需要進(jìn)行老化篩選的元件之一。已知一個(gè)三極管的型號和管腳排列,可采用如下簡易測試法來判斷它的性能。應(yīng)該注意的是:對一般小功率低壓三極管,不宜采用r×10kω檔進(jìn)行測試,以免表內(nèi)的高電壓損壞三極管。
在檢查三極管的穿透電流大小時(shí),可采用圖4所示的測量法,圖中被測的是npn型三極管,如果是npn型三極管,其測試棒應(yīng)與管腳對調(diào)。
萬用電表的量程一般選用r×100或r×1kω檔,要求測得的電阻值越大越好,對于中功率的鍺管,此值應(yīng)大于數(shù)千歐;對于硅管,此值應(yīng)大于數(shù)百千歐。
如果所測得的數(shù)值過小,說明管子的穿透電流大,管子的性能不好。
如果測量時(shí)萬用電表的表針搖擺不定,說明管子的穩(wěn)定性很差。如果測得的阻值接近于零,說明管子內(nèi)部已擊穿短路,不能使用。
在檢查三極管的放大性能β值時(shí),可以采用圖5所示的估測法。如果被測管是npn型,可按此方法測試,如果被測管是pnp則按虛線方式連接。測量時(shí)表針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn),其偏轉(zhuǎn)角度越大,說明管子的放大倍數(shù)β越大。
如果加上電阻r之后表針變化的角度不大或根本不變,則說明管子的放大作用很差或已經(jīng)損壞。其r的阻值可在51kω-100kω范圍內(nèi)選取。也可能利用人手的電阻,用手捏位管子的c-b兩極,但不要使它們短路,以手的皮膚電阻代替r。
對于結(jié)型場效應(yīng)管,已知型號與管腳,如果用萬用電表測g(柵極)和s(源極)之間,g與d(漏極)之間沒有pn結(jié)電阻,說明該管子已壞。用萬用電表的r×1kω檔,其表棒分別接在場效應(yīng)管的s極和d極上,然后用手碰觸管子和g極,若表針不動(dòng),說明管子不好;若表針有較大幅度的擺動(dòng),說明管子可用。結(jié)型場效應(yīng)管電路符號與引腳如圖6所示。
以上所述的管子測量方法雖是粗略的,但一般都切實(shí)可行,如欲進(jìn)行更嚴(yán)格的測量篩選,則宜使用專門的測試儀器。
6、集成電路
集成電路的門類、品種很多,在業(yè)余條件下,電子愛好者似乎沒有特別的測試方法,采用萬用電表進(jìn)行測量時(shí),只能對照已知的集成塊引腳數(shù)據(jù),用測得的數(shù)據(jù)與已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,從而判斷出被測集成塊的好壞。
也可以搭一個(gè)簡單的試驗(yàn)電路,將集成塊插入電路中進(jìn)行試驗(yàn),如能完成某些功能或符合某種邏輯關(guān)系便可用。如對音樂集成電路進(jìn)行測試,可先制作一個(gè)簡易電路,留出音樂集成電路的插腳(或用夾子),將音樂集成電路置于電路中,如果發(fā)聲正常則可使用,否則不可使用。
7、其它電子元器件
如常用的各種開關(guān)、接插件、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器、耳機(jī)等,主要用萬用電表檢測它們的通斷情況。對于發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器、耳機(jī),也可用電池組來試驗(yàn)其發(fā)光或發(fā)聲程序,以此來判斷其優(yōu)劣。