Эксплуатация полупроводниковых приборов и микросхем.

Анализ отказов полупроводниковых приборов и микросхем показывает, что в большинстве случаев отказы связаны с повышением предельно допустимых напряжений и токов, а также с механическими повреждениями. Чтобы во время ремонта и регулировки проигрывателя компакт-дисков полупроводниковые приборы и микросхемы не выходили из строя, необходимо соблюдать ряд мер предосторожности. Произвольная замена радиоэлементов, определяющих режим схемы, недопустима даже на короткое время, так как это может привести к перегрузкам транзисторов, микросхем и выходу их из строя. Особенно тщательно надо следить за тем, чтобы щупами измерительных приборов не вызвать случайного замыкания цепей схемы. Не следует подключать к полупроводниковым приборам источник сигнала с малым внутренним сопротивлением, потому что через них могут протекать большие токи, превышающие предельно допустимые значения.

При необходимости замены полупроводниковых проборов и микросхем нужно придерживаться следующих правил:

- Установка и крепление ПП должны производиться с сохранением герметичности корпуса прибора. Чтобы предотвратить появление в них трещин, изгиб выводов рекомендуется производить на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора. Для этого необходимо плоскогубцами жестко фиксировать выводы между местом изгиба и стеклянным изолятором.

- Замена ПП приборов, микросхем и микросборок производится только при отключенном питании проигрывателя. При демонтаже транзисторов из схемы сначала выпаивается коллекторная цепь. Базовые выводы транзистора необходимо подключать первыми и отключать последними. Нельзя подавать напряжение на транзистор, базовый вывод которого отключен.

- Пайка выводов ПП приборов производится на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора. Между корпусом и местом пайки следует применять теплоотвод.

-  Паяльник должен быть небольшого размера, мощностью не более 40 Вт, с питанием от источника напряжения 12-42 В. Температура жала паяльника не должна превышать 190º C. В качестве припоя необходимо применять сплав с низкой температурой плавления (ПОСК-50-18, ПОСВ-33). Время пайки каждого вывода не более 3 с. Интервал между пайками соседних выводов микросхем не менее 10 с. Жало паяльника необходимо заземлить.

- При установке транзисторов и микросхем на радиаторы контактные поверхности должны быть чистыми, без шероховатостей, мешающих их плотному прилеганию. Контактные поверхности необходимо смазать теплопроводящей пастой КПТ-8.

- При эксплуатации микросхем и транзисторов необходимо строго соблюдать полярности питающих напряжений.

Диоды применяют для выпрямления переменных токов, детектирования модулированных колебаний, ограничения амплитуд сигналов, обеспечения температурной компенсации положения рабочей точки (режима работы) транзисторов, для развязки в логических цепях.

Неисправности ПП диодов можно выявить визуально или с помощью омметра.

При проверке омметром в прямом включении сопротивление перехода должно быть менее десятков Ом, при обратном включении – более сотни Ом. Если проводить контроль работоспособности диода в работе, то при измерении падения напряжения должен быть следующий результат:

            у германиевых……………U=(0.3….0.4)В.

            у кремниевых…….……….U=(0.6….0.7)В.

 

Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения. По сути это ПП диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном диапазоне.

Контроль стабилитронов смещенных в прямом направлении осуществляется путем проверки сопротивления, так же как и у диодов.

При контроле стабилитронов без выпаивания измеряется напряжение между анодом и катодом, которое должно быть равным напряжению стабилизации стабилитрона. Если напряжение равно нулю, то стабилитрон короткозамкнут (пробит), если же напряжение значительно больше, чем напряжение стабилизации, то в стабилитроне имеется обрыв.

 

Транзисторы являются активными (усилительными) приборами. Используются для усиления, детектирования, генерирования, преобразования электрических сигналов, а также для ограничения амплитуд и в схемах переключения и т.д.

Причинами неисправностей транзисторов могут быть обрывы выводов; межэлектродные замыкания; перегрев и разрушение переходов; возрастание обратного тока перехода; механические повреждения (раскалывание и деформация корпуса).

Неисправности определяют с помощью измерительных приборов – тестеров или специальных приборов для измерения параметров.

Простейшую диагностику транзистора можно произвести омметром. Схема проверки показана на Рис.8.

 

 

 

 

                                                                                

 

n-p-n                                                 p-n-p                                                  Рис.8

На схеме обозначены показания омметра: Н – высокое, L – низкое сопротивление.

Необходимо отметить, что имеют место случаи, когда короткозамкнут участок цепи коллектор-эмиттер, несмотря на то, что оба перехода целы.

Транзистор с периодическим обрывом перехода может оказаться временно работоспособным при его проверке с помощью омметра. Поэтому более достоверным является контроль режимов его работы по постоянному току в различных схемах включения. Рассмотрим их подробнее:

Схема с общим эмиттером

			+Eк

Uко

R3

R2

R1

                                                                                                     

 

                     Рис.9 

1. Uкэ=0 – короткое замыкание между коллектором и эмиттером или транзистор находится в режиме насыщения из-за неисправных элементов, либо скрытых дефектов монтажа схемы. Режим насыщения переходов транзистора легко определить, если закоротить его базовый вывод на общий провод. При этом у работоспособного транзистора указанное напряжение станет близким к Ек из-за того, что переход база-эмиттер и база-коллектор закрываются и транзистор, как говорят, стягивается в «точку». Если этого не происходит, то транзистор неисправен.

2.  Uк=Ек – обрыв одного из переходов или транзистор находится в режиме отсечки из-за неисправных элементов, запирающего напряжения либо скрытых дефектов монтажа. При этом в первую очередь необходимо проверить напряжение между базой и эмиттером, которое должно быть:

                                     +(0.6…..0.7)В для n-p-n

                                      -(0.6…..0.7)В для p-n-p транзисторов.

    Если напряжение Uбэ значительно отличается от указанного,                          

    необходимо более тщательно проверить элементы и цепи, откуда

    поступает запирающее напряжение на базу.

 

Схема с общим коллектором

                                 Рис.10

1. Uэ=0 – обрыв одного из переходов или транзистор заперт.

2. Uэ=Ек – транзистор пробит или находится в режиме насыщения.

Режим насыщения проверяется вышеописанным способом.

U2

U1

R1

Схема с общей базой

                                   Рис.11

1. U2=0 – обрыв одного из переходов или транзистор заперт.

2. U2=U1 – транзистор пробит или находится в режиме насыщения.

Режим насыщения определяется также.

 

С учетом вышеизложенного проанализируем схему резистивного усилителя (рис.12) и выявим по известным симптомам неисправные элементы схемы.

 

 

 

C3

R2

R4

          

 

Рис.12

 

Симптом 1: Пониженное напряжение на коллекторе.

Причины: уменьшение напряжения питания Ек, пробой транзистора, повышены токи утечки С1, С2, С3, обрыв R2, R3.

 

Симптом 2: Повышенное напряжение на коллекторе.

Причины: обрыв одного из переходов транзистора, обрыв R1, R4. Проверить режим насыщения путем параллельного подключения к R1 дополнительного резистора близкого номинала. При этом напряжение на коллекторе транзистора должно уменьшиться.

 

Интегральные микросхемы очень широко используются в БРЭА. Они представляют собой микроэлектронные устройства, содержащие диоды, транзисторы, резисторы и выполняющие определенную функцию (например, усилитель мощности звуковой частоты).

 При эксплуатации микросхем необходимо строго соблюдать полярности питающих напряжений. Причинами их неисправности могут быть обрывы выводов; межэлектродные замыкания; перегрев и разрушение переходов; механические повреждения (раскалывание и деформация корпуса, попадание флюса между выводами и корпусом ИС, приводящее к постепенным отказам и др.).

При отыскании неисправности вначале контролируют режим работы ИС по постоянному току. Заниженное напряжение на одном из выводов ИС может быть из-за наличия утечки подключенного к этой точке конденсатора, который при проверке можно отключить. Работоспособность ИС можно проверить и в динамическом режиме, с помощью осциллографа, контролируя прохождение сигналов, сформированных и подведенных на ее входы. При проверке ИС необходимо убедиться, что ее выход не шунтируется последующим каскадом. Для этого можно перерезать печатную дорожку. При проверке цифровых ИС сформировать сигнал логического нуля можно, соединив вывод с общим проводом. Сигнал логической единицы можно сформировать путем отсоединения вывода от остальной части схемы или подключив к шине питания через резистор сопротивлением 1 кОм.