如何对电子元器件进行检验和筛选

如何对电子元器件进行检验和筛选

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（参见本站检测仪表），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。