如何快速找到生效電子元件？

電子元器件在使用過程中，常常會出現(xiàn)失效和故障，影響設(shè)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(shè)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(shè)備中使用的數(shù)量很大，并且是一種消耗功率的元件，由于電阻器失效導(dǎo)致電子設(shè)備故障的比率比較高，據(jù)統(tǒng)計約占15%。電阻器失效的模式和原因與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)和使用條件等有密切關(guān)系。電阻器的失效可分為兩大類：致命失效和參數(shù)漂移失效。根據(jù)統(tǒng)計，致命失效是電阻器失效的主因，佔(zhàn)總故障85%~90%。其中包括斷路、機(jī)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(dǎo)致失效。

電阻器電位器失效的機(jī)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(jī)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(jī)械損傷和接觸損壞。電阻器的四種主要類型和相應(yīng)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(diǎn)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(zhì)污染、環(huán)氧膠不好和軸傾斜等。

電阻器容易產(chǎn)生變質(zhì)和開路故障，變質(zhì)后阻值往往會向變大的方向漂移。電阻器一般不進(jìn)行修理，而是直接更換。對于線繞電阻，當(dāng)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(zhì)多是由于散熱不良、過分潮濕或制造時產(chǎn)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(fā)熱引起電阻燒壞。此時電阻表面可見焦糊狀，很容易發(fā)現(xiàn)。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(jīng)?？砂l(fā)現(xiàn)存在這種故障現(xiàn)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(shù)漂移、開路、短路、接觸不良、動噪聲大和機(jī)械損傷等。從實(shí)際數(shù)據(jù)來看，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與現(xiàn)場使用之間主要的失效模式差異較大。實(shí)驗(yàn)室故障以參數(shù)漂移居多，而現(xiàn)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(xiàn)場使用中普遍存在。此類故障在電信設(shè)備中達(dá)90%，在電視機(jī)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(yīng)力松弛、滑動接點(diǎn)偏離軌道或?qū)щ妼印C(jī)械裝配不當(dāng)或過大的機(jī)械負(fù)荷(如碰撞、跌落等)導(dǎo)致接觸簧片變形等。

(2)導(dǎo)電層、接觸軌道氧化或污染，引致接觸處形成各種不導(dǎo)電的膜層。

(3)導(dǎo)電層或電阻合金線磨損或燒毀，造成滑動點(diǎn)接觸不良。

電位器開路失效主要是由局部過熱或機(jī)械損傷造成的。例如，電位器的導(dǎo)電層或電阻合金線氧化、腐蝕、污染或者工藝不當(dāng)(如繞線不均勻、導(dǎo)電膜層厚薄不均勻等)引起過大負(fù)荷，產(chǎn)生局部過熱，使電位器燒壞而開路;滑動觸點(diǎn)表面不光滑，接觸壓力又過大，將使繞線嚴(yán)重磨損而斷開，導(dǎo)致開路;電位器選擇與使用不當(dāng)，或電子設(shè)備的故障危及電位器，使其處于過負(fù)荷或在較大的負(fù)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(xiàn)象主要有擊穿、開路、電參數(shù)退化、電解液泄漏及機(jī)械損壞等。導(dǎo)致這些故障的主要原因如下：

(1)擊穿

介質(zhì)中存在疵點(diǎn)、缺陷、雜質(zhì)或?qū)щ婋x子;介質(zhì)材料老化;電介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)擊穿;在高濕度或低氣壓環(huán)境下極間邊緣飛弧;在機(jī)械應(yīng)力作用下電介質(zhì)瞬時短路;金屬離子遷移形成導(dǎo)電溝道或邊緣飛弧放電;介質(zhì)材料內(nèi)部氣隙擊穿造成介質(zhì)電擊穿;介質(zhì)在制造過程中發(fā)生機(jī)械損傷;介質(zhì)材料分子結(jié)構(gòu)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(jī)械折斷);引出線與電極接觸點(diǎn)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(dǎo)致開路;工作電解質(zhì)干涸或凍結(jié);在機(jī)械應(yīng)力作用下電解質(zhì)和電介質(zhì)之間瞬時開路等。

(3)電參數(shù)退化

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

由于實(shí)際應(yīng)用中的電容器是在工作應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力的綜合作用下工作的，因而會產(chǎn)生一種或幾種失效模式和失效機(jī)理，有時候某單一種失效模式更會導(dǎo)致其他失效模式或失效機(jī)理串聯(lián)發(fā)生。例如，溫度應(yīng)力既可以促使表面氧化、加快老化的影響程度和電參數(shù)退化，又會促使電場強(qiáng)度下降，使介質(zhì)擊穿更早到來。這些應(yīng)力的影響程度都是時間的函數(shù)。因此，電容器的失效機(jī)理與產(chǎn)品的類型、材料的種類、結(jié)構(gòu)的差異、制造工藝及環(huán)境條件和工作應(yīng)力等諸多因素有密切關(guān)系。

擊穿故障通常非常容易發(fā)現(xiàn)，但遇上有多個元件并聯(lián)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(lián)來判定，觀察電路功能是否恢復(fù)來實(shí)現(xiàn)。電容電參數(shù)變化的檢查卻較為麻煩，一般可按照下面方法進(jìn)行：

首先應(yīng)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(jù)電容器的不同情況用不同的方法進(jìn)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(yīng)位于R×10kW檔;測量容量大、耐壓低的電解電容，量程應(yīng)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(zhì)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(zhì)量差。

(3)充電電流為零，表針不動，說明電解電容器已經(jīng)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(yán)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(diào))，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(diǎn)，則說明電容器已經(jīng)被擊穿。另外，對于容量為1mF~20mF的電容器，有的數(shù)字萬用表可以測量。

(3)容量為1mF以下的電容器檢查?？梢允褂脭?shù)字萬用表的電容測量檔較為準(zhǔn)確地測得電容器的實(shí)際數(shù)值。若沒有帶電容測量功能的數(shù)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(lián)，檢查它是否開路。

(4)電容器參數(shù)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。