淺析電容類元件故障成因及排除方法

錢琨 張勇 孫寧

摘 要：電子設備的故障主要是由電子元器件的故障引起的。如果熟悉電子元件的故障類型，可以快速鎖定故障。它們可以用簡單的儀器來檢驗。本文根據(jù)作者多年從事元件研究的經(jīng)驗，系統(tǒng)地總結(jié)了電容性元件梳理的原因及故障排除方法。

關(guān)鍵詞：電容；故障成因；排除方法

電容器的常見故障包括擊穿、開路、電氣參數(shù)降低、電解質(zhì)泄漏和機械損壞。造成這些故障的主要原因如下：

一、擊穿類型故障

（1）介質(zhì)中存在瑕疵、缺陷、雜質(zhì)或?qū)щ婋x子；

（2）介電材料的老化；電介質(zhì)的電化學擊穿；

（3）在高濕度或低壓的極端邊緣處電??；

（4）介質(zhì)在機械應力作用下的瞬態(tài)短路；

（5）金屬離子遷移到導電溝道或邊緣弧放電；

（6）介電材料中的氣隙擊穿會引起介質(zhì)沖擊；

（7）介質(zhì)制造過程中的機械損傷；

（8）介電材料的分子結(jié)構(gòu)變化和所施加的電壓高于額定值。

二、開路故障類型

（1）擊穿導致電極和引線的絕緣；

（2）電解電容器陽極引出線因腐蝕（或機械破壞）而斷開，引出線與電極接觸點處的氧化層導致低電平開路；

（3）引線與電極之間的接觸不良或絕緣；

（4）電解電容器的陽極由于腐蝕而導致金屬管的開口；

（5）工作電解液的干燥或冷凍；

（6）在機械應力作用下電解質(zhì)與電介質(zhì)之間的瞬時開路。

三、電參數(shù)退化

（1）水分和電介質(zhì)的老化和熱分解；

（2）金屬離子在電極材料中的遷移；

（3）殘余應力和表面污染的存在和變化；

（4）材料金屬化板的自愈作用；

（5）工作電解液的揮發(fā)和增稠；

（6）電極的電化學腐蝕或化學腐蝕；

（7）鉛和電極的接觸電阻增加；

（8）雜質(zhì)和有害離子的影響。

三、多種模式混合影響下的電容故障

由于實際電容器是在工作應力和環(huán)境應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理，還會有一種失效模式導致另外失效模式或失效機理的發(fā)生。例如，溫度應力既可以促使表面氧化、加快老化的影響程度、加速電參數(shù)退化，又會促使電場強度下降，加速介質(zhì)擊穿的早日到來，而且這些應力的影響程度還是時間的函數(shù)。因此，電容器的失效機理與產(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、工作應力等諸因素有密切關(guān)系。

四、檢測方法

電容器的擊穿故障很容易發(fā)現(xiàn)，但是當并聯(lián)多個元件時，很難確定具體的故障分量。電容器的開路故障可以通過將相同類型和容量的電容器與檢測到的電容器并聯(lián)以觀察電路功能是否恢復來確定。電容和電參數(shù)變化的檢測比較麻煩。一般可按下列方法進行。首先，電容器的一根引線應該從電路板上移除，以避免周圍部件的影響。其次，根據(jù)電容器的不同情況，采用不同的方法進行檢查：

（一）電解電容器的檢驗

萬用表放置在電阻塊中，其范圍取決于所測量的電解電容器的電容和耐電壓的大小。測量小容量耐高壓電解電容時，測量范圍應設在Rx10kW塊內(nèi)，測量大容量耐低壓電解電容時，測量范圍應設在RxlkW塊內(nèi)。觀察充電電流的大小、放電的持續(xù)時間（針返回的速度）以及針末端指示的電阻。確定電解電容器質(zhì)量的方法如下：

（1）充電電流小，針速上升慢，放電時間短，針回速度慢，指示容量充足。

（2）充電電流為零，儀表針不動。結(jié)果表明，該電解電容器具有回流速度快、容量小、質(zhì)量差的特點。

（3）在放電結(jié)束時，當儀表針返回末端時，由儀表針指示的電阻很小，表明絕緣不良和泄漏很小。

（4）在放電結(jié)束時，當針回到末端時，指示電阻非常小，表明絕緣不良和嚴重泄漏。

（二）容量為1mF以上的一般電容器檢查

可以使用萬用表電阻齒輪Rx10kW塊，并檢查泄漏程度和擊穿由同一極性和多批次方法。用被測電容的兩根引線觸摸萬用表的第二支筆，看針是否稍微擺動。對于容量最大的電容器，針振蕩明顯，而對于容量小的電容器，針振蕩不明顯。然后，再次觸摸電容器的引線，用筆觸摸三次、四次（筆未對齊），每次針都略微擺動。如果針從第二次擺動，表明電容器有漏電現(xiàn)象。如果引腳不移動幾個連續(xù)觸摸，電容器是好的。如果針頭放置在第一次碰撞的末端，則意味著電容器已經(jīng)被穿透。此外，對于容量為1MF～20MF的電容器，可以測量一些數(shù)字萬用表。

（三）低于LMF的電容器檢查

數(shù)字萬用表中的電容測量塊可以用來精確測量電容器的實際值。如果沒有電容測量的數(shù)字萬用表，它只能檢查它是否被歐姆齒輪短路。相同電容的電容器將與可疑電容器并聯(lián)連接，以檢查其是否打開。

（四）電容器參數(shù)的精確測量

使用LCR電橋可以精確測量單個電容器的電容，使用晶體管特性測試儀可以測量耐壓值。