Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов, транзисторов , конденсаторов и микросхем) осмотром, тестером, осциллографом и тепловизором

Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про диагностика активных элементов, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое диагностика активных элементов, диагностика пассивных элементов, диагностика резисторов, диагностика диодов, диагностика транзисторов, диагностика конденсаторов, диагностика микросхем, диагностика осмотром, диагностика тестером, диагностика осциллографом, диагностика тепловизором , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры.

В большинстве случаев неисправности в РЭА возникают по причине выхода из строя активных и пассивных электрорадиоэлементов (ЭРЭ). К активным ЭРЭ относятся интегральные микросхемы (ИМС), транзисторы, тиристоры, стабилитроны и т.д. К пассивным ЭРЭ относятся резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели и т.д.

При проведении ремонтных работ необходимо уметь проводить контроль работоспособности активных и пассивных ЭРЭ как вне блоков (модулей), так и в их составе, т.е. без выпаивания их из плат, а также уметь определять неисправности в ЭРЭ.

На рис. 1 показана структура технической диагностики. Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контроле способности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контроле способности включает разработку средств и методов получения диагностической информации, автоматизированный контроль и поиск неисправностей. Техническую диагностику следует рассматривать как раздел общей теории надежности.

Содержание

• Оценка надежности РЭС при внезапных отказах. Что отказывает чаще всего?

• Методика диагностики, основные причины неисправностей. Тестирование без выпайки.

1 Неисправности и диагностика транзисторов

• Неисправности в биполярных транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

• Диагностика и проверка полевых МОП (Mosfet) - транзисторов цифровым мультиметров

2 Неисправности и диагностика микросхем

• Неисправности в цифровых микросхемах

• Диагностика и проверка микроконтроллера на исправность

3 Неисправности и диагностика Тиристоров

4 Неисправности и диагностика диодов Светодиодов, инфракрасных диодов и диодов Шотки, диодного моста, варикапов и супрессоров, оптопар

• Неисправности и диагностика Диодов
• Тестирование светодиодов
• Проверка инфракрасного диода
• Диагностика фотодиода
• Диод Шоттки
• Проверка диодного моста мультиметром
• Тестирование варикапов
• Проверка супрессора (TVS-диода)
• Тестирование высоковольтных диодов
• Диагностика Диодов туннельного и обращенного типа
• Алгоритм тестирования Диодов туннельного и обращенного типа:
• Диагностика оптопар
• пример проверки оптрона PC817

5 Неисправности и диагностика Стабилитронов

6 Неисправности и диагностика резисторов

• Диагностика термисторов

• Диагностика варисторов

7 Неисправности и диагностика конденсаторов

8 Неисправности и диагностика трансформаторов и дросселей.

9 неисправности и диагностика кварцевых резонаторов

• Особенности диагностики и тестировании автоматическими универсальными тестерами

10 неисправности и диагностика громкоговорителей и динамиков

Проверка электронных компонентов с использованием осциллографа

• Туннельные диоды
• Управляемые вентили (тиристоры
• Транзисторы.
• Однопереходные транзисторы.
• Резисторы (постоянные и переменные)
• Фоторезисторы
• Конденсаторы любого типа
• Катушки, реле и трансформаторы.
• Проверка электрических цепей.

Поиск неисправностей, диагностика с помощью тепловизора.

• Методика поиска неисправностей с помощью тепловизора
• Пример ремонта видеокарты с использованием тепловизора

Оценка надежности рэс при внезапных отказах. Что отказывает чаще всего?

На различных этапах проектирования РЭС разработчика интересуют оценка надежности в период нормальной работы, то есть по завершении периода приработки и до начала периода старения и износа системы. В этом случае нет необходимости учитывать предысторию процессов, происходящих в аппаратуре, значит, может быть использован экспоненциальный закон распределения частоты отказов в предположении, что λ = const.

В зависимости от полноты учета фактов, влияющих на надежность РЭС, могут быть проведены прикидочный и уточненный расчет надежности.

Прикидочный расчет проводится на этапе проектирования, когда еще отсутствуют принципиальные схемы блоков. Количество и состав радиокомпонентов в блоках определяется путем сравнения проектируемой аппаратуры с аналогичными более ранними разработками. Интенсивность отказов проектируемого блока определяют путем суммирования интенсивностей отказов составляющих его радиоэлементов. Прикидочный расчет проводится в предположении независимости отказов радиоэлементов, а также, что отказ любого радиоэлемента приводит к отказу всего устройства. Суммируемые интенсивности отказов радиоэлементов принимаются равными средним величинам, приведенным в справочной литературе.

Уточненный расчет надежности проводится с учетом отличия режимов работы радиокомпонентов от их номинальных значений. По известной принципиальной электрической схеме изделия вычисляются коэффициенты нагрузки радиоэлементов, и определяется реальная интенсивность отказа с учетом корректировочного коэффициента αi (kн, t ).

Прикидочный расчет. прикидочный расчет проводится при следующих допущениях:

• Отказы компонентов независимы;

• Отказ любого учитываемого в расчете компонента приводит к отказу всего изделия;

• Интенсивность отказа элементов принимаются равным усредненным значениям

Таблица1 Интенсивность отказов радиокомпонентов

Наименование ЭРЭ	Обозначение ЭРЭ на схеме		Количество Ni , шт	αс
Конденсатор керамический , пленочные	С1, С2, С3	0.1	3	1
Конденсатор электролитический,алюминиевые	С4 - С9	0.6	6
Резистор постоянный металлопленочный	R1 - R7,R10,R11	0.4	9
Резистор постоянный проволочный	R8, R9	0,4	2
Транзистор кремниевый маломощный	VT1 - VT4	0,3	4
Транзистор кремниевый мощный низкочастотный	VT5,VT6	0,5	2
Транзисторы кремниевые малой мощности Среднечастотные		0,25	0
Транзисторы кремниевые малой мощности Высокочастотные		0,2	0
Диоды кремниевые	VD1 - VD11	0,3	11
Диоды Выпрямительные		0,2	0
Диоды Импульсные		0,5	0
Интегральные схемы, Шим контроллеры		0,7
Стабилитрон	VD12, VD13	1,3	2
Светодиод HL	HL1	1,3	1
Сетевой трансформатор НЧ	T1	0,4	1
Выключатель	SB1	0,1	1
Плавкие предохранители	FU1, FU2,FU3	0,5 -1	3
Печатная плата		0,1	1
Трансформаторы		0,8
Оптопары		0,7
Тиристоры		0,4
Соединители		0,01
Кварцевый резонатор		0,05
Пайка		0,005

Таким образом самую низкую надежность и частоту отказов имеют предохранители, стабилитроны, светодиоды

Наиболее надежные компоненты Кварцевые резонаторы, пайка

αс – взято при температуре 20 С и нормальном атмосферном давлении.

Суммарная интенсивность отказов:

Среднее время наработки на отказ:

Примечание:

Ni - количество компонентов, - интенсивность отказов.

Вероятность безотказной работы:

Зависимость вероятности безотказной работы от времени при прикидочном расчете.

Методика диагностики, основные причины неисправностей. Тестирование без выпайки.

Как показывает практика, протестировать диод или транзистор, конденсатор, тиристор и т.д. не выпаивая, когда он находится на плате, не всегда удается. Это связано с тем, что элементы в цепи могут давать погрешность и работают совместно с другими соседними электронными компонентами. Поэтому перед тем, как проверить компонент, желательно (но не обязательно) его выпаять. Конечно если есть подозрение в его неработоспособности

Также следует помнить общий алгоритм тестирования и диагностики неисправностей, и общие методики тестирования.

Кроме того необходимо знать как каждый электрорадиоэлемент работает и как должно работать устройство в целом и по-блочно.

Кроме неисправности активных и пассивных ЭРИ зачастую неисправность бывает вызвана повреждением мест спайки ЭРИ с печатной платой, повреждение контактных поверхностных шин(в том числе и внутренне) (вызванная механическими деформациями, термическими разрушениями или термоусадочными-терморасширениями) их замыкание (из-за наличия влажной поверхностной пыли), и разъемов, контактов и переключателей ( вызванное окислением контактов).

Рисунок 1 термограмма материнской платы,

из этой термограммы видно что все элеменьы подвержены воздействию температур, деградации и разрушению вследвие растяжения сжатия при постоянном включении-выключении

Рисунок 2 воздействие пыли

Рисунок 3 Окисление вызванное сильным воздествием влаги или других жидкостей

Рисунок 4 механическое повреждение токопроводящих элементов.

Так же для каждого компонента и блока есть статистика или показатель наработки на отказ заявленный заводом производителем,

а так же существует практическая статистика выхода из строя тех или иных компонентов или блоков.

Например статистика причин отказов импульсных источников питания выглядит так

В свою очередь, причиной выхода из строя силовых полупроводников в 67% случаев является несоблюдение требований даташитов - превышение максимально допустимых электрических (37%) или тепловых (30%) характеристик.

Статистика поломок и возврата комплектующих компьютеров и систем из них.
МОНИТОРЫ Процент отказа – 0,9% ненадежные - Samsung , надежные Acer

ВИДЕОКАРТЫ Процент отказа– 2,7%. надежные Gainaward, Sapphire и Palit, ненадежные GeForce

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ процент отказа – 0,8%. надежные Samsung , ненадежные - Mtec

ПРИНТЕРЫ И МФУ процент отказа 0,8% надежные Xerox и Canon

ВИНЧЕСТЕРЫ(механические) Процент отказа – 2,4% самые ненадежные - WD и Samsung и Seagate , а самые надежные Hitachi (HGST) ,но к сожалению, его выкупила WD, что влечет за собой резкое снижение качества

ВИНЧЕСТЕРЫ(твердотелые)

SSD-диски процент возврата

Сравнение твердотелых накопителей и винчестеров

для сравнения надежности SSD дисков можно использовать следующие характеристики(в целом твердотелые носитель менее надежные чем винчестеры)

Количество циклов операций (program/erase cycles)

Общее количество терабайт записи (TBW) и число операций записи на диске в день (DWPD)

Среднее время наработки на отказ(MTBF)- не рекомендуется для дисков т к не объективно

Google собрала статистику по общей наработке в миллионы часов за шесть лет лоя твердотелых накопителей трех типов: MLC, eMLC и SLC. конкретные производители не называются.

исследователи Google делают акцент : сбои SSD-накопителей случаются реже, чем сбои винчестеров, но они коварнее, потому что у SSD выше количество неисправимых ошибок (uncorrectable error). При этом, как упоминалось выше, показатель не зависит от количества циклов чтения и записи, так что значение UBER (Uncorrectable Bit Error Rate) в документации накопителя не имеет смысла.

на надежность накопителей SSD влияет возраст, а не интенсивность использования.

Еще один неожиданный результат: «профессиональные» накопители SLC не более надежны, чем обычные MLC.

МАТЕРИНСКИЕ ПЛАТЫ Процент отказа – 2% самые ненадежные - Intel Elitegroup Gigabyte , а самые надежные - ASUS

Данная статистика основывается на Частоте возврата компонентов по гарантии, по количеству ремонтов компонентов и может значительно изменятся во времени, и зависеть сильно от конкретной модели, но в целом тенденция и общая картина ясна.

Тестирование без выпайки.

Можно ли проводить тестирование мультиметром непосредственно на плате, не выпаивая из нее элемент.?
Здесь все зависит от сложности схемы и квалификации мастера. Смонтированное на плате изделие может звониться через обмотки трансформатора, резистивные элементы, сгоревший конденсатор или что-то еще. Поэтому получить более или менее адекватные показатели чаще всего не удается.

Существуют специальные методики проверок без демонтажа , например для автомобильного питания.

Но лучше все же выпаивать элемент из схемы. К тому же достаточно «повесить в воздух» только одну ножку изделия, что занимает 2-3 секунды. А после тестирования мультиметром за тот же промежуток времени диод возвращается в первоначальное положение на плате.

Тестирование с использованием визуального осмотра и с применением тестеров

1 Неисправности и диагностика транзисторов

В большинстве случаев транзисторы используются в аналоговых РЭУ, таких как усилители, генераторы, стабилизаторы напряжения и тока, амплитудные ограничители и многие другие.

Существует большае количество разных типов транзисторов. какждый тип имеет свои методики тестирования

Работоспособность биполярных транзисторов можно проверить при помощи омметра, путем измерения величины сопротивления между базой и эмиттером, базой и коллектором в обоих направлениях. Значения величины сопротивления по принципу “низкое”/“высокое” показаны на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Измерение величины сопротивления в п-р-п (а) ир-п-р (б) транзисторах

Необходимо отметить, что имеют место случаи, когда коротко замкнут участок цепи коллектор-эмиттер, несмотря на то, что оба перехода транзистора целы. Поэтому вначале нужно проверить, нет ли короткого замыкания в цепи коллектор-эмиттер.

Учитывая, что транзистор имеет два р-n перехода, при тестировании транзисторов подвергаются проверке оба перехода, в остальном проверка аналогична проверке диодов. Проверку удобно проводить, измеряя сопротивления переходов относительно базового вывода, приставив один из электродов прибора к базе измеряемого транзистора. Для маломощных транзисторов при измерении стрелочным прибором оба перехода в прямом направлении имеют достаточно близкие значения (порядка сотен Ом) и в обратном направлении — разрыв.

Дополнительной проверке подвергается переход коллектор-эмиттер, который также должен иметь разрыв. При проверке мощных транзисторов сопротивления переходов в прямом направлении могут быть несколько единиц ом. Цифровой прибор показывает напряжение для прямого направления переходов 0,45...0,9 В.

Для определения структуры и выводов неизвестного транзистора желательно воспользоваться стрелочным прибором. При определении выводов необходимо предварительно убедиться в том, что транзистор исправен. Для этого определяется вывод базы по примерно одинаковым малым сопротивлениям переходов база-эмиттер и база-коллектор в прямом и большим — в обратном направлении.

Полярность щупа прибора, смещающего переходы в прямое направление, определит структуру транзистора: если щуп прибора имеет полярность «-» — значит транзистор имеет структуру p-n-р, а если «+» — то n-p-п. Для определения эмиттерного и коллекторного выводов транзистора щупы прибора подключаются к неизвестным пока выводам транзистора. Найденный вывод базы через резистор в 1 кОм поочередно подключается к каждому из оставшихся выводов. При этом поочередно измеряется сопротивление переходов коллектор-эмиттер. Вывод, к которому резистор подключен, имеющий наименьшее значение сопротивления перехода определит коллектор транзистора, оставшийся электрод будет эмиттером.

Ножки транзистора вставляются в соответствующее гнездо мультиметра, учитывая при этом тип транзистора:

• p — n — p — переход;
• n — p — n — переход.

На дисплее прибора здесь наблюдается проводимость между переходами в транзисторе.

Следующим методом проведения диагностики для транзистора, — является метод измерения сопротивления:

• p — n;
• n — p

— переходов.

Так же удобно выполнять проверку с помощью универсальных тестеров типа TC-1, TC-6, T7 или LCR-T4 или T3 или GM328a после предварительной калибровки(самотестировании).

Проведение диагностики транзистора — методом измерения сопротивления в переходах

Для этого, прибор мультиметр выставляется в соответствующий диапазон для измерения сопротивления.

Два разъема проводов вставляются в гнезда прибора и двумя щупами проводится измерение сопротивления переходов в транзисторе.

Дисплей прибора при этом будет указывать либо на малое сопротивление, при котором ток в данном направлении будет — прямым; либо дисплей прибора выдаст наибольший показатель сопротивления, — в данном примере, переход будет являться обратным \n — p — переход\.

В данном фотоснимке, дисплей прибора (мультиметр) показывает сопротивление при прямом и обратном переходах в транзисторе. При прямом переходе — сопротивление принимает наименьшее значение, при обратном переходе — наибольшее значение.

Рисунок Наличие сопротивления в прямом и обратном направлениях

При следующем приведенном примере, дисплей прибора показывает — единицу. Из этого следует, что в двух переходах:

• база — коллектор;
• база — эмиттер,

— имеется разрыв.

рис Отсутствие сопротивления в переходах (неисправность транзистора)

Неисправности в транзисторах, включенных по различным схемам

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 (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Схемы включения транзисторов по постоянному току: а) схема с ОЭ; б) схема с ОК; в) схема с ОБ

Неисправности в транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

1. икэ=0 - короткое замыкание между коллектором и эмиттером или транзистор находится в насыщении из-за неисправных ЭРЭ либо скрытых дефектов монтажа (СДМ) 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 переходы “база-эмиттер” и “база-коллектор” закрываются и транзистор стягивается (существует такой термин) в “точку”. Если этого не происходит, то транзистор неисправен и подлежит замене на работоспособный.

2. ЕГкэ=Ек - обрыв одного из переходов транзистора или транзистор находится в режиме отсечки из-за неисправных ЭРЭ, запирающего напряжения либо СДМ.

При этом в первую очередь необходимо проверить напряжение между базой и Эмиттером, которое должно быть примерно равным следующим величинам:

ЕГбэ +(0,6 - 0,7) В - для транзистора п-р-п,

ЕГбэ -(0,6 - 0,7) В - для транзистора р-п-р.

Если напряжения ЕГбэ значительно отличается от указанного, то необходимо более тщательно проверить ЭРЭ и цепи, откуда поступает запирающее напряжение на базу транзистора.

Неисправности в транзисторах, включенных по схеме с общим коллектором (ОК)

1. ЕГэ = 0 - обрыв одного из переходов или транзистор заперт.

2. ЕГэ = Ек - транзистор “пробит” или находится в режиме насыщения.

Режим насыщения определяется также, как в схеме с ОЭл

Неисправности в транзисторах, включенных по схеме с общей базой (ОБ)

Е ЕГ2 = 0 - обрыв одного из переходов транзистора или транзистор заперт.

2. ЕГ2 = EJj - транзистор “пробит” или находится в режиме насыщения.

Режим насыщения определяется так же, как в схемах с ОЭ и ОК путем “закорачивания” базового вывода транзистора на общий провод.

При проведении ремонта РИП необходимо знать, как влияют те или иные элементы схемы на величину напряжения на выводах транзистора. Для примера рассмотрим схему резистивного усилителя (рис. Е16).

Рис. 116. Обобщенная схема включения транзистора в усилительном каскаде

Симптом 1: пониженное напряжение на коллекторе транзистора VT1.

Причины: уменьшение напряжения питания Ек, “пробой” транзистора VT1, повышенные токи утечки конденсаторов С1, С2, СЗ, обрыв в резисторах R2, R3.

Симптом 2: повышенное напряжение на коллекторе транзистора VT1.

Причины: обрыв одного из переходов транзистора VT1, обрыв резисторов Rl, R4. Проверить режим насыщения транзистора можно путем параллельного подключения к резистору R1 дополнительного резистора близкого номинала. При этом напряжение на коллекторе транзистора должно уменьшиться.

Диагностика и проверка полевых МОП (Mosfet) - транзисторов цифровым мультиметром

Полевой транзистор с изолированным затвором мы знаем под более привычным названием МОП -транзистор (метал -окисел-полупроводник), МДП -транзистор(метал -диэлектрик-полупроводник), либо в английском варианте MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)

Выводы транзистора называются исток, затвор и сток.

Ток в МОП-транзисторе течет от истока через канал к стоку. Для управления этим током служит изолированный затвор.

Для примера возьмем полевой МОП-транзистор с каналом n-типа IRF 640. Условно-графическое обозначение такого транзистора и его цоколевку вы видите на следующем рисунке.

Перед началом проверки транзистора замкните все его выводы между собой, что бы снять возможный заряд с транзистора.

Проверка встроенного диода в МОСФЕТе

Для начал следует подготовить мультимер и перевести его в режим проверки диодов. Для этого переключатель режимов/пределов установите в положение с изображением диода.

В этом режиме мультиметр при подключении диода в прямом направлении (плюс прибора на анод, минус прибора на катод) показывает падение напряжения на p-n переходе диода. При включении диода в обратном направлении мультиметр показывает «1».

Итак, подключаем щупы мультиметра, как было сказано выше, в прямом включении диода. Таким образом, красный шум (+) подключаем на исток, а черный (-) на сток.

Мультиметр должен показать падение напряжение на переходе порядка 0,5-0,7.

Меняем полярность подключения встроенного диода, при этом мультиметр, при исправности диода покажет «1».

Проверка работы полевого МОП транзистора

Проверяемый нами МОП-транзистор имеет канал n-типа, поэтому, что бы канал стал электропроводен необходимо на затвор транзистора относительно истока либо стока подать положительный потенциал. При этом электроны из подложки переместятся в канал, а дырки будут вытолкнуты из канала. В результате канал между истоком и стоком станет электропроводен и через транзистор потечет ток.

Для открытия транзистора будет достаточно напряжения на щупах мультиметра в режиме прозвонки диодов.

Поэтому черный (отрицательный) щуп мультиметра подключаем на исток (или сток), а красным касаемся затвора.

Если транзистор исправен, то канал исток-сток станет электропроводным, то есть транзистор откроется.

Теперь если прозвонить канал исток-сток, то мультиметр покажет какое-то значение падение напряжения на канале, в виду того, что через транзистор потечет ток.

Таким образом черный щуп транзистора ставим на исток, а красный на сток и мультиметр покажет падение напряжение на канале.

Если поменять полярность щупов, то показания мультиметра будут примерно одинаковыми.

Что бы закрыть транзистор достаточно относительно истока на затвор подать отрицательный

продолжение следует...

Продолжение:

Часть 1 Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов, транзисторов , конденсаторов и микросхем) осмотром, тестером, осциллографом
Часть 2 2 Неисправности и диагностика Микросхем (чипов) - Диагностика активных и
Часть 3 Тестирование варикапов - Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов,
Часть 4 Неисправности в обмотке - пробой, обрыв , короткое замыкание и
Часть 5 РЕМОНТ АККУМУЛЯТОРА - Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов,
Часть 6 Поиск неисправностей, диагностика с помощью тепловизора. - Диагностика активных и

См.также

• внешних факторов на надежность , деградация полупроводников ,
• неисправности оперативной памяти , неисправности ram ,
• ремонт портов ввода-вывод , ремонт com ,
• производительности материнской платы , производительность процессора ,
• структурная схема узи , функциональная схема узи ,
• диагностика неисправностей видеокарты , ремонт видеокарты ,
• неисправность ata-диска , ata-диск ,
• неисправности материнской платы , оборудование для диагностики материнки ,
• ремонт тв , диагностика монитора ,
• неисправности hdd , обработка ошибок hdd ,
• поиск неисправностей , методы поиска неисправностей ,
• составление алгоритма отыскания неисправностей ,
• неисправность блока питания , алгоритмы нахождения неисправностей блока питания пк ,
• алгоритм диагностики неисправности , поиск неисправностей ,
• неисправности сетевого оборудования , блок-схема диагностики сети ,

Я хотел бы услышать твое мнение про диагностика активных элементов Надеюсь, что теперь ты понял что такое диагностика активных элементов, диагностика пассивных элементов, диагностика резисторов, диагностика диодов, диагностика транзисторов, диагностика конденсаторов, диагностика микросхем, диагностика осмотром, диагностика тестером, диагностика осциллографом, диагностика тепловизором и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры