Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

Метод замены, подобно шунтированию, определяет качество конденсатора за счет использования другого конденсатора. При замене вы просто ставите новый элемент с такими же характеристиками и номинальными значениями. Работа изделия или прибора покажет эффект использования компонента. Помните, что не следует превышать номинальное напряжение конденсатора. Элемент с номинальным напряжением 100 В можно заменить только конденсатором 100 В и выше. Иначе он выйдет из строя. Удобным средством при поиске неисправностей являются магазины конденсаторов, особенно, содержащие переключатели для формирования емкости близкого номинала к испытываемому. Эти наборы содержат элементы с наиболее часто встречающимися номиналами, что исключает необходимость искать конкретные конденсаторы в каждом случае. Их можно легко изготовить или купить, они дают быстрый, удобный и доступный способ получения конденсатора для замены.

Понимание основ теории полупроводников может быть серьезным подспорьем для специалиста при тестировании этих элементов. Одним из первых известных полупроводниковых устройств являлся кристаллический детектор. Он состоял из кусочка кристаллического галенита с проволочным контактом и прижимающей пружиной. Это сочетание выпрямляло ток, позволяя ему течь только в одном направлении.

Хотя кристалл галенита был ненадежен, он был первым шагом в применении полупроводников. Развитие современных диодов и транзисторов началось с базовой теории и разработки материалов р - и n -типа.

Для создания материалов р- и n -типа используется кристаллический германий или кремний. Атомный номер кремния 14, с 4 валентными электронами на внешней орбите. Атомный номер германия 32, и он также имеет 4 валентных электрона на внешней орбите (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Строение атомов кремния и германия

Для образования материала р -типа, добавляются примеси, галлий или индий, которые называются трехвалентными, поскольку имеют 3 электрона на внешней оболочке. Когда галлий или индий добавляются к кремнию или германию (которые имеют валентность 4), место одного валентного электрона остается незанятым и называется дыркой. Оно имеет положительный заряд и в результате образуется материал p-типа. Примесь, которая приводит к образованию дырок, называется акцепторной (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Добавление акцепторной примеси в кристалл вызывает образование дырки, в результате образуется материал р-типа

Для формирования материала n-типа добавляется примесь из мышьяка или сурьмы. Она является пятивалентной, то есть имеющей 5 валентных электронов на внешней орбите. При добавлении в германий или кремний соединяется с 4 валентными электронами и образует 1 свободный электрон, который дает атому отрицательный заряд, поэтому эта примесь называется донорной (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Добавление донорной примеси в кристалл вызывает образование «лишнего» электрона, в результате образуется материал n-типа

Когда материалы р - и n -типа вступают в контакт, образуется р-n -переход. Такая структура называется диодом, поскольку она позволяет току проходить только в одном направлении. Когда к диоду подключена батарея таким образом, что положительный полюс батареи соединен с положительным полюсом диода, а отрицательный полюс батареи соединен с отрицательным полюсом диода, через диод течет ток. Это называется прямым смещением перехода (диода) и показано на рис. 1.15.

Рис. 1.15. Прямое смещение диода

Если положительный полюс напряжения приложен к зоне р с основными носителями заряда — дырками, а отрицательный полюс — к зоне n , где основные носители — электроны — под действием внешнего поля дырки будут отталкиваться положительным потенциалом, а электроны — отрицательным. Под действием этих сил дырки и электроны двигаются навстречу друг другу, к р-n переходу, где происходит их рекомбинация, и в цепи протекает ток.

Изменив полярность включения внешнего источника, можно добиться того, что дырки будут притягиваться к отрицательному полюсу, а электроны — к положительному. Под действием этих сил электроны и дырки будут двигаться в направлении от перехода, вследствие чего переход будет обеднен носителями заряда, число рекомбинаций значительно сократится и ток через переход будет близок к нулю. В этом случае говорят, что к переходу приложено обратное запирающее напряжение.

Обратно смещенный диод показан на рис. 1.6.

Рис. 1.16. Обратно смещенный диод

Положительная р -сторона диода называется анодом, а отрицательная n -сторона — катодом. Для специалиста важно хорошо разбираться в этом. Стрелка показывает р -сторону. Линия показывает сторону n . Линия или точка, поставленная изготовителем на диоде, показывает катод. Имейте в виду, что изготовители обычно отмечают катод полоской. Когда конец диода с полосой подключен к положительному полюсу источника питания, диод будет смещен в обратную сторону.

Для проверки диода специалист может использовать или цифровой вольтомметр, или устройство проверки диодов или транзисторов. При проверке диода с помощью омметра вы можете использовать метод измерения низкого/высокого сопротивления. Вы помещаете переключатель диапазонов на Rx100 и подключаете прибор к выводам диода. При прямом смещении омметр должен показывать меньше: от нескольких десятков до нескольких сотен Ом (то есть низкое сопротивление). При обратном смещении омметр должен показывать десятки и сотни кОм (то есть высокое сопротивление). Такие показания означают, что диод, возможно, исправен. Если ваши измерения свидетельствуют в обоих случаях о высоких или низких значениях сопротивления, это означает, что диод, вероятно, неисправен. Рис. 1.17 показывает правильную проверку диода с помощью омметра.

Рис. 1.17. Проверка диода с помощью омметра

Большинство диодов можно проверить с помощью омметра. Помните, что когда вы проводите измерения низкое/высокое, настоящая величина сопротивления диода не очень важна при изменении полярности подключения омметра. Если после проверки с помощью омметра остаются какие-либо сомнения, следует заменить диод. Кроме того, помните, что когда диод проверяется внутри цепи, его сопротивление может быть низким в обоих направлениях благодаря возможному шунтированию элементами прибора. Чтобы быть уверенным в исправности прибора, отпаяйте один вывод и снова проверьте диод с помощью омметра. Когда вы заменяете диод, имейте в виду, что он выдерживает только определенное напряжение при включении в обратном направлении. Это называется пиковым обратным напряжением диода. Никогда не превышайте этот параметр, иначе диод выйдет из строя.