Изучение типовых методов обнаружения неисправностей (90

Для формирования материала n-типа добавляется примесь из мышьяка или сурьмы. Она является пятивалентной, то есть имеющей 5 валентных элек-

тронов на внешней орбите. При добавлении в германий или кремний соединяет-

ся с 4 валентными электронами и образует 1 свободный электрон, который дает атому отрицательный заряд, поэтому эта примесь называется донорной (рису-

нок 12).

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.

Рисунок 11 - Добавление акцепторной примеси в кристалл вызывает обра-

зование дырки, в результате образуется материал р-типа

21

Рисунок 12 - Добавление донорной примеси в кристалл вызывает образо-

вание «лишнего» электрона, в результате образуется материал n-типа

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 рисунке 13.

Рисунок 13 - Прямое смещение диода

Если положительный полюс напряжения приложен к зоне р с основными носителями заряда - дырками, а отрицательный полюс - к зоне n, где основные

22

носители - электроны - под действием внешнего поля дырки будут отталкивать-

ся 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 то-

го, 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 за-

пирающее напряжение.

Обратно смещенный диод показан на рисунке 14.

Рисунок 14 - Обратно смещенный диод

Положительная р-сторона диода называется анодом, а отрицательная п-

сторона - катодом. Для специалиста важно хорошо разбираться в этом. Стрелка показывает р-сторону. Линия показывает сторону n. Линия или точка, постав-

ленная изготовителем на диоде, показывает катод. Имейте в виду, что изготови-

тели обычно отмечают катод полоской. Когда конец диода с полосой подклю-

23

чен к положительному полюсу источника питания, диод будет смещен в обрат-

ную сторону.

Для проверки диода специалист может использовать или цифровой вольт-

омметр, или устройство проверки диодов или транзисторов. При проверке дио-

да с помощью омметра вы можете использовать метод измерения низко-

го/высокого сопротивления. Вы помещаете переключатель диапазонов на

RxlOO и подключаете прибор к выводам диода (рисунок 15). При прямом сме-

щении омметр должен показывать меньше: от нескольких десятков до несколь-

ких сотен Ом (то есть низкое сопротивление). При обратном смещении омметр должен показывать десятки и сотни кОм (то есть высокое сопротивление). Та-

кие показания означают, что диод, возможно, исправен. Если ваши измерения свидетельствуют в обоих случаях о высоких или низких значениях сопротивле-

ния, это означает, что диод, вероятно, неисправен.

Рисунок 15 - Проверка транзистора на короткое замыкание и обрыв с использованием омметра

Для тестирования транзистора на короткое замыкание или обрыв под-

ключите положительный контакт омметра (Rx100) к базе, а отрицательный - к

эмиттеру n-р-n-транзистора. Теперь переход база-эмиттер смещен в прямом на-

правлении и его сопротивление должно быть низким. Поменяв контакты места-

ми, мы сместим переход база-эмиттер в обратном направлении, и омметр будет

24

показывать большое сопротивление. Переход коллектор-база проверяется ана-

логично.

Помните, что всегда должны наблюдаться малые/большие показания ом-

метра. Если при любом положении контактов прибора наблюдается большое сопротивление, это означает, что в транзисторе произошел обрыв, а в случае малого сопротивления в обоих измерениях - короткое замыкание (при проверке не включенного в схему транзистора).

Во многих случаях можно проверить подобным образом транзисторы и в схеме. Если при тестировании в схеме данные показывают на вероятную неис-

правность транзистора, рекомендуется извлечь его из схемы и снова проверить.

Использование омметра является способом, который помогает опреде-

лить, какому назначению соответствует конкретный вывод и/или качество тран-

зистора. Сначала найдите эмиттер и коллектор, используя руководство изгото-

вителя со схемой или с помощью измерений малое/большое омметром. Помес-

тите один контакт омметра на эмиттер, а другой - на коллектор. Омметр пока-

жет некую величину. Теперь закоротите базу на эмиттер. Сопротивление на приборе должно возрасти. При замыкании базы на коллектор сопротивление должно уменьшаться (рисунок 16).

Полевой транзистор (ПТ) представляет собой класс приборов, который часто используется в электронных схемах. Хотя по внешнему виду он похож на биполярный транзистор (n-р-n и р-n-р), полевой транзистор имеет другую кон-

струкцию: три вывода - исток, затвор и сток, которые соответствуют эмиттеру,

базе и коллектору биполярного транзистора.

25

Рисунок 16 - Проверка качества транзистора с помощью омметр

6Конденсаторысверхбольшойемкости

Конденсаторы сверхбольшой емкости, которые также называют двух-

слойными или ионисторами, очень вместительны. Они могут хранить в сотни раз больше энергии, чем обычные и работают за счет движения заряженных ио-

нов. Состоят из нереактивных пористых плат, помещенных в электролитиче-

ский раствор, с очень большой площадью поверхности. Электрическая энергия накапливается электростатически. Ток утечки также очень небольшой. Это обеспечивает способность конденсатора поддерживать колоссальную емкость.

Ионисторы дают много преимуществ по сравнению с обычными конденса-

торами и аккумуляторными батареями: быстрый заряд, высокая энергия, малый вес, высокая надежность, длительный срок службы, простота в техническом об-

служивании и применяются в различных областях: в медицинских приборах,

компьютерах, детских игрушках, электроинструментах, радиопередатчиках,

гибридных электрических средствах передвижения, источниках резервного электропитания.

Ионистор фирмы Maxwell Technologies, который весит всего 6,4 г, но обеспечивает емкость около 10 Ф, является идеальным для питания малогаба-

ритных бытовых электронных изделий.

26

При использовании вместе с батареями ионисторы могут также увеличить эффективность и позволить уменьшить вес и размер батарей за счет подачи до-

полнительного питания при пиковых нагрузках.

Одним из наиболее популярных применений двухслойных конденсаторов является автомобильная промышленность. Они используются в рекуперативных тормозных системах, дизель-электрических автобусах и, совместно с электро-

литическими батареями, в гибридных средствах передвижения. Ионисторы мо-

гут работать дольше, эффективнее при любом напряжении в пределах своего номинального, в более широком температурном диапазоне, чем батареи, в отли-

чие от которых ионисторы можно установить незаряженными, чтобы затем бы-

стро зарядить.

Использование ионисторов совместно с батареями может обеспечить от-

личный источник питания и энергии для гибридных средств передвижения. Они могут увеличить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов за счет пода-

чи дополнительного питания при пиковых нагрузках и помочь обеспечить быс-

трый разгон и рекуперативное торможение. Ионистор РС2500 фирмы Maxwell Technologies имеет емкость 2700 Ф, что обеспечивает 8400 Дж энергии при на-

пряжении 2,5 В. Это делает его идеальным для применений в гибридных сред-

ствах передвижения. К тому же он мало весит, у него небольшой ток утечки и прекрасная циклическая надежность, что делает его пригодным и для примене-

ний, не связанных со средствами передвижения, например для резервных ис-

точников электропитания во время прекращения подачи электропитания на про-

мышленных предприятиях и в медицинских учреждениях.

27

7Вопросыдлясамоконтроля

1 Какой из следующих факторов не является причиной неисправности:

а) тепло;

б)влага;

в)неправильная установка;

г) животные и грызуны;

д)никакой из перечисленных.

2 Какое из перечисленных чувств обычно не используется специалистами по поиску неисправностей:

а) зрение;

б)слух;

в)осязание;

г) вкус;

д)обоняние.

3 Горячее дымящееся устройство или прибор часто является признаком того, что возникла неисправность:

а) короткое замыкание;

б) замыкание на землю;

в) обрыв цепи;

г) все перечисленное;

д) ничего из перечисленного.

4 Если цепь имеет бесконечное сопротивление, эта неисправность называется:

а) короткое замыкание;

б) замыкание на землю;

в) обрыв;

г) все перечисленное;

28

д) ничего из перечисленного.

5 Измерения напряжения часто выполняются с помощью вольтметра или:

а) амперметра;

б) осциллографа;

в) омметра;

г) ваттметра;

д) никаким из перечисленных приборов.

6 Подача сигнала или контроль за его прохождением - это метод, который часто используется специалистами при поиске неисправностей:

а) электродвигателей;

б) проводки бытового назначения;

в) промышленной проводки;

г) радио;

д) любого из перечисленных.

7 Метод, при котором компонент с подозрением на неисправность заменяется другим, называется:

а) обход;

б) замена;

в) шунтирование;

г) оба: «б» и «в».

8 Соединение с холодной пайкой лучше всего исправить с помощью:

а) замены;

б) шунтирования;

в) повторной пайки;

г) охлаждения;

д) замораживания.

9 Когда вы используете пошаговый анализ при поиске неисправностей,

первым шагом должен быть:

29

а) обсуждение дефекта с заказчиком;

б) сбор сервисной информации;

в) выбор метода поиска неисправностей;

г) ремонт;

д) все, указанное выше.

10 Диаграмма, которая иллюстрирует компоненты изделия или прибора,

называется:

а) однолинейная схема;

б) принципиальная схема;

в) калька;

г) эскизная схема;

д) схематический чертеж.

11 Компонент, в котором произошел обрыв, имеет:

а) нулевое сопротивление;

б) бесконечное сопротивление;

в) оба: «а» и «б»;

г) ничего из перечисленного;

д) небольшое сопротивление.

12 Годный плавкий предохранитель должен иметь:

а) нулевое сопротивление;

б) бесконечное сопротивление;

в) небольшое сопротивление;

г) оба: «а» и «б»;

д) ничего из перечисленного.

13 Физическая величина резистора, которая определяет способность рези-

стора рассеивать тепло, измеряется в:

а) омах;

б) вольтах;

30