تشخيص الأعطال وأسباب احتراق أو تلف العناصر الإلكترونية


#1

تتعرض الدوائر الإلكترونية أثناء عملها فى الأجهزة المختلفة إلى العديد من العوامل التى قد تؤثر على أدائها أو تتسبب فى ظهور الأعطال بها من أمثلة هذه العوامل نجد :

1- الحرارة :

والتى تنشأ أثناء عمل الدوائر الإلكترونية وذلك نتيجة فقد بعض الطاقة الكهربية فى مكوناتها المختلفة يتسبب ارتفاع درجة حرارة بعض العناصر الإلكترونية (مثل الثنائيات شبه الموصلة والترانزيستورات وبعض الدوائر المتكاملة) فى تلف أجزائها الداخلية كذلك يتسبب ارتفاع درجة الحرارة فى فك بعض اللحامات الخاصة بالدوائر المطبوعة مما يؤدى إلى حدوث قطع فى مسارات الإشارات أو فى عدم وصول جهود التغذية بالتيار المستمر إلى أطراف وعناصر الدوائر الإلكترونية وبالتالى تعطلها عن العمل. ولهذا يجب توفير مصدر جيد للتهوية يعمل على تشتيت الحرارة الناشئة أثناء تشغيل الدوائر الإلكترونية وعدم تراكمها مع زمن التشغيل.

2- الإرتفاع والإنخفاض المفاجىء فى التيار الكهربى :

حيث يؤدى بدوره إلى تغير مفاجىء فى تيار وجهد التغذية مما قد يؤدى تلف بعض مكونات الدوائر الإلكترونية ولهذا يجب الإستعانة بمنظمات التيار الكهربى Stabilizers بهدف حماية الأجهزة علاوة على الإستعانة بوحدات التغذية والتى تحتوى على منظمات الجهد والتيار بهدف ضمان استقرار وثبات نقط تشغيل الدوائر وعناصرها الإلكترونية عند القيم التى صممت عليها.

3- المجالات الكهربية والمغناطيسية :

والتى تنشأ عند وجود الدوائر الإلكترونية بجوار أجهزة أخرى تنبعث منها مجالات كهربية أو مغناطيسية حيث تؤثر هذه المجالات على عمل مكونات الدوائر المختلفة ولهذا يجب حماية الدوائر الإلكترونية بوضعها داخل أوعية معدنية متصلة بالأرضى وبالتالى التخلص من تأثيرات هذه المجالات.

4- تأكل موصلات الدوائر المطبوعة Printed Circuit

وكذلك تأكل أطراف أسلاك توصيل الدوائر وذلك بفعل المؤثرات الجوية والتفاعلات الكميائية حيث تتأكل هذه الموصلات المعدنية أو تتكون طبقات من الأكسيد على أطرافها وبالتالى تصبح غير موصلة للإشارات فيحدث قطع فى مسارات الإشارة أو عدم وصول تيار التغذية إلى العناصر المختلفة ولهذا يجب طلاء موصلات الدوائر المطبوعة وكذلك أطراف التوصيل بمواد حافظة لحمايتها ضد المؤثرات الجوية.

وكما نرى فأن أسباب الأعطال فى الدوائر الإلكترونية كثيرة ومتعدده من ناحية أخرى توجد هناك عدة طرق يمكن بها حماية أجزاء الدوائر من التلف إلا أن هذه الطرق تكون مكلفة الأمر الذى يؤدى إلى إرتفاع تكلفة الأجهزة الإلكترونية وبالتالى عدم إنتشار أو شيوع استخدامها على نطاق واسع.

من الناحية العملية تحاول الشركات الصناعية تحقيق قدر من الموائمة بين إنتاج دوائر إلكترونية بها سبل الحماية التلقائية لها وبين التكلفة النهائية لمنتجاتها فى الأسواق المنافسة وهذا فى حد ذاته يلقى الضوء على أسباب أعطال الدوائر الإلكترونية يتمثل فى عدم وجود نظم حماية تلقائية Protection لأجزائها المختلفة مثال :

1- نظم الحماية ضد زيادة الحمل OverLoad Protection
2- نظم الحماية ضد الصدمات Mechanical Protection
3- نظم الحماية ضد سوء الإستخدام Misuse Protection

مبادىء تشخيص الأعطال فى الدوائر الإلكترونية :

تعتمد عملية تشخيص الأعطال فى الدوائر الإلكترونية على عدد من خطوات التفكير المنطقى تتطلب فهم لنظرية وطريقة عمل كل دائرة على حدة ألا أن هناك بعض الأسس الثابتة والتى يمكن الإستعانة بها عند تشخيص الأعطال فى عدد كبير من الدوائر والشكل التالى يوضح تخطيط منطقى لبعض هذه الأسس وكما نرى فإن بعض أعطال الدوائر الإلكترونية تنشأ نتيجة لعدم توصيلها أو تشغيلها بالطريقة الصحيحة . فى هذه الحالة يجب مراجعة بعض التوصيلات فى الدائرة والتأكد من توصيل مصادر التغذية وبالقيمة والقطبية الصحيحة . أما إذا تبين لنا وجود عطلا حقيقيا بالدائرة فعلينا أن نلقى نظرة فاحصة وشاملة على عناصر الدائرة بهدف اكتشاف أى مظهر من مظاهر التلف الظاهرى حيث يساعد هذا كثيرا فى سرعة تتبع الأعطال أما إذا لم نجد أى مظهر من مظاهر التلف الظاهرى فى هذه الحالة نبدأ باستخدام أجهزة القياس المناسبة لتتبع العطل.


#2

تشخيص أسباب احتراق أو تلف العناصر الإلكترونية فى الدوائر

عند اكتشاف بعض العناصر فى الدوائر الإلكترونية يتعين علينا عدم الإكتفاء باستبدال هذه العناصر بأخرى جديدة بل يجب التعرف على الأسباب المحتملة التى قد أدت إلى تلفها وبصفة عامة يمكن تقسيم أسباب تلف العناصر الإلكترونية كما يلى :

1- أسباب داخلية :

تتعلق بجودة تصنيع العنصر ذاته وبالتالى قدرته على الإستمرار فى أداء وظائفه لفترة زمنية لا تقل عن عمره النظرى أو الإفتراضى.

2- أسباب خارجية :

تتمثل فى مجموعة الدوائر المساعدة والمحيطة بالعنصر والتى تقوم بتحديد قيم الجهد وشكل التيارات الواصلة إلى هذا العنصر وبالتالى تحديد نقطة تشغيله كما وردت فى التصميم النظرى لهذه الدائرة.

وكما نرى فإن من أسس الصيانة والإصلاح بالنسبة للدوائر الإلكترونية هو ضرورة تتبع ومعرفة الأسباب المحتملة لتلف العناصر الإلكترونية.

1- المقاومة الكربونية Carbon resistance

عند مرور تيار كبير فى المقاومة الكربونية بحيث يتعدى قيمة القدرة المقننة Rating Power لعملها فإن المقاومة تحترق ويظهر هذا عليها بوضوح. فى هذه الحالة وقبل تغيير المقاومة بأخرى لها نفس القيمة ونفس قيمة القدرة يجب التأكد من عدم وجود قصر ShortCircuit بين طرف دخول التيار إلى هذه المقاومة وبين الأرضى ويتم ذلك باستخدام جهاز الأفوميتر بعد ضبطه على وضع الأوم.

2- مكثفات الربط Coupling Capacitor:-

عادة يكون تلف مكثفات الربط نتيجة عملها لمدة طويلة وتأثرها بارتفاع درجة الحرارة وفى هذه الحالة يكتفى بتغير المكثف التالف بأخر له نفس القيمة.

3- المكثف الكميائى Chemied Capacitor:-

تتأثر المكثفات الكميائية بارتفاع درجة الحرارة وكذلك بارتفاع قيمة الجهد الواصل إليها . فى هذه الحالة يتم تغيير المكثف التالف بأخر له نفس القيمة ونفس قيمة جهد التشغيل والذى نجده مدون على جسم المكثف ثم يتم قياس قيمة الجهد الواصل إليه أثناء التشغيل وذلك باستخدام جهاز الأفوميتر بعد ضبطه على وضع قياس الجهد المستمر DC واختيار مقاس الجهد المناسب.

4- ثنائى شبه الموصل لتوحيد التيار Semi-Conductor Rectification Diode

يحدث تلف ثنائيات شبه الموصل عند مرور تيار كبير بها يتعدى القيمة المقننة لتشغيلها . فى هذه الحالة يتم فك الثنائيات من الدائرة المطبوعة ثم التأكد من عدم وجود قصر بين أصراف خرجها (الموجودة على الدئرة المطبوعة) وبين الأرضى . فإذا تأكدنا من عدم وجود قصر يتم تركيب ثنائيات جديدة لها نفس الأرقام أو أرقام بديلة ثم نقوم بقياس جهد خرج الثنائيات أثناء عملها والتأكد من تطابقه مع القيمة المدونة على الدائرة النظرية.

5- ثنائى زنر Zener Diode :-

يحدث تلف الزينر عند زيادة الجهد الواصل إليه عن القيمة المسموح بها فى هذه الحالة يتم تغيير الزينر بأخر له نفس الرقم ثم التأكد من أن الجهد الواصل إليه يقع فى حدود القيمة المسموح بها.

6- محول خفض أو رفع التيار :

تتأثر المحولات الكهربية بارتفاع درجة حرارتها أثناء التشغيل مما يؤدى إلى تلف عازل الملفات بها وبالتالى حدوث قصر بين ملفاتها. من ناحية أخرى عند حدوث ارتفاع مفاجىء فى جهد مصدر التيار الكهربى فإن هذا قد يؤدى إلى إنصهار وبالتالى قطع فى إحدى ملفات الملف الإبتدائى الواصل إلى المنبع فى هذه الحالة يتعين :

  • فصل دخل المحول عن التيار الكهربى.
  • فصل خرج المحول عن دائرة التوحيد.
  • قياس قيم مقاومات الملف الإبتدائى وكذلك الملفات الثانوية فإذا تبين وجود قصر Short أو قطع Open فى إحدى الملفات يتم تغيير المحول بأخر له نفس الجهد والتيار المقننة وذلك بعد إجراء الخطوات التالية :
  • قياس جهد المنبع والتأكد من أن قيمته تقع فى الحدود المسموحة.
  • التأكد من عدم تلف ثنائيات (أو قنطرة) التوحيد .
  • التأكد من عدم تلف مكثف التنعيم الكيميائى.
  • التأكد من عدم وجود قصر بين طرف خرج الجهد المستمر وبين الأرضى.

7- الترانزستور :

يحدث تلف الترانزستور إما بسبب العوامل الداخلية التى ذكرناها من قبل أو نتيجة لاختلال فى جهود الانحياز الواصلة إليه عن طريق المقاومات المتصلة به.كذلك نجد أن حدوث قصر فى دائرة حمل الترانزستور تؤدى أيضا لتلفة فى هذه الحالة يجب فك أطراف الترانزستور وقياس المقاومة بين أطرافه باستخدام جهاز الأفوميتر حيث يجب أن تتطابق هذه القياسات مع قياسات الثنائيات الموضحة فى الشكل . فإذا تأكدنا من تلف الترانزستور فيجب التأكد أولا من سلامة عناصر دائرة الإنحياز الخاصة بهذا الترانزستور المستبدل له نفس الرقم أو الرقم البديل.

8- الدوائر المتكاملة :

عند ظهور أعراض ظاهرية للتلف على دائرة متكاملة فى هذه الحالة يجب فحص دائرة حملها وكذلك عناصر دائرة الإنحياز لها والتأكد من عدم وجود قصر أو قطع فى هذه الدوائر فإذا تأكدنا من ذلك فإنه من الراجح أن يكون سبب تلفها هو سبب داخليا وعلينا باستبدالها بأخرى لها نفس الرقم.


#3

MOSFET

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
ترانزستور التأثير المجالى والمصنوع من أشباه الموصلات والأكسيد والمعدن

مقدمة :

تعتبر أشباه الموصلات النقية (مثل الجرمانيوم والسليكون) موادا ليست جيدة التوصيل للكهرباء كما أنها ليست رديئة التوصيل للكهرباء . وتتوزع الإلكترونات فى أشباه الموصلات حول أنويتها فى مدارات ولكن تتميز أشباه الموصلات النقية بوجود 4 إلكترونات فقط فى المدار الأخير مما يجعلها مستقرة . أى أنها لا تنقل الكهرباء إلا بعد أن يتم تحرير إلكترون من الأربعة عن طريق الحرارة أو عن طريق إضافة شوائب . كما أنها تتحول لعوازل عندما نجبرها على إستقبال إلكترونات أخرى فى مدارها الأخير (بإضافة شوائب ايضا).

البلورة السالبة N :

بإضافة شوائب من مادة يحتوى المدار الأخير للإلكترونات حول ذراتها على 5 إلكترونات مثل الفسفور أو الزرنيخ إلى المادة شبه الموصلة تتكون البلورة السالبة N وهى موصلة حيث يزيد فيها عدد الإلكترونات (السالبة) الحرة .

البلورة الموجبة P :

بإضافة شوائب من مادة يحتوى المدار الأخير للإلكترونات حول ذراتها على 3 إلكترونات مثل البورون والألومينيوم والجاليوم إلى المادة شبه الموصلة تتكون البلورة الموجبة P حيث ينقصها إكتساب إلكترونات للوصول لحالة الإتزان (يعنى وجود فجوات Holes).

الوصلة الثنائية :

عند توصيل بللورة من نوع P مع بلورة من نوع N كما بالشكل المرفق تنجذب بعض الألكترونات الحرة من البللورة N إلى الفجوات فى البلورة P وتتكون منطقة وسطية فارغة من حاملات التيار (بعد أن أنجذب كل ألكترون فى هذه المنطقة مع فجوة ولم يعد حرا) وتسمى هذه المنطقة بالمنطقة الميتة (أو المنزوحة) Depletion Area ونتيجة لهذه الظاهرة ووجود نوعين مختلفين من حاملات الشحنة على جانبى المنطقة المنزوحة يتكون جهد على هذه المنطقة يعرف بالجهد الحاجز Barrier Voltage .
والوصلة الثنائية هى فى الحقيقة الثنائى المعروف بالدايود .

الإنحياز الأمامى

يوصل الطرف الموجب للبطارية بالبلورة P والطرف السالب بالبللورة N وبهذه الطريقة نستطيع أن نقلل من الجهد الحاجز وندفع الإلكترونات للمرور عبر المنطقة المنزوحة لتغلق الدارة ويمر التيار فيها.

الإنحياز الخلفى (العكسى)

يوصل الطرف الموجب للبطارية بالبلورة N والطرف السالب بالبللورة P وبهذه الطريقة نستطيع أن نزيد من الجهد الحاجز وندفع الإلكترونات للإنجذاب للطرف الموجب للبطارية والفجوات للإنجذاب للطرف السالب للبطارية مما يزيد من الجهد الحاجز والمنطقة المنزوحة ويوقف مرور التيار فى الدارة.
ترانزستور التأثير المجالى والمصنوع من أشباه الموصلات والأكسيد والمعدن :

كل هذه المقدمة كانت لوضع الأساس الذى سنستند عليه فى عمل الترانزستور المجالى MOSFET

يتركب من :

1- طبقة سفلية Substrate وهى إما من النوع N (كما بيمين الشكل) أو من النوع P (كما بيسار الشكل)
2- منطقتين من بلورتين من نفس النوع (بعكس الطبقة السفلية N <==> P ) ويمثلان طرفين من أطراف الترانزستور وهما (المصرف Drain والمنبع Source).
3- طبقة من الأوكسيد (ثانى أكسيد السليكون SIO2) وهى مادة غير موصلة للتيار الكهربى (عازلة).
4- طبقة من المعدن وتمثل الطرف الثالث للترانزستور وهو البوابة Gate

>> ونجد أيضا من الشكل أن هذا الترانزستور له نوعان هما ال P-Cahnnel وال N-Channel بحسب أختيار نوع الطبقة السفلية والبلورتين الجانبيتين (المصرف والمنبع).

>> ومن النقاط الأربع السابقة نكون قد فهمنا الجزء MOS (شبه موصل - أكسيد- معدن) من أسم هذا الترانزستور .

فكرة عمل الـMOSFET :

فى هذا النوع من الترانزستورات يتم التحكم بتيار الخرج عن طريق جهد (المجال الكهربى) الدخل … فكيف ذلك ؟
أنظر الشكل التالى (حيث تم توصيل المصرف بالطرف الموجب لبطارية والمنبع بالطرف السالب لها)
1- فى حالة عدم وضع جهد على البوابة Gate فإنه لن يمر أى تيار بين المنبع والمصرف (الشكل الأيسر)
2- فى حالة وضع جهد موجب على البوابة (فى الشكل الأيمن) - لاحظ أن الترانزستور من نوع القناة N - فإن الإلكترونات الحرة الموجودة فى بلورتى المنبع والمصرف ستنجذب للمجال الكهربى الموجب المتكون عند البوابة مكونة قناة لمرور التيار بين المنبع والمصرف.
ويتغير حجم هذه القناة تبعا لقوة المجال الكهربى عند البوابة وبالتالى تتغير قيمة التيار المار بين المنبع والمصرف.

3- في حالة وضع جهد سالب على البوابة (فى الشكل الأيمن) - لاحظ أن الترانزستور من نوع القناة P- فإن الفجوات الموجودة فى بلورتى المنبع والمصرف ستنجذب للمجال الكهربى السالب المتكون عند البوابة مكونة قناة لمرور التيار بين المنبع والمصرف.
ويتغير حجم هذه القناة تبعا لقوة المجال الكهربى عند البوابة وبالتالى تتغير قيمة التيار المار بين المنبع والمصرف.

لاحظ أنه لوجود مادة الأوكسيد (العازلة) بين البوابة وبقية الترانزستور فإن التيار لا يمر بينهما . وفقط يتم التحكم بالتيار المار بين المنبع والمصرف عن طريق الجهد (المجال الكهربى) الموجود على البوابة.

الـMOSFET المتمم (CMOS) :

مصطلح الCMOS هو أختصار للجملة Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
وهو عبارة عن دارة تجمع بين ترانزستورين من نوعى N-Channel ,P-Channel
ويكون عمله كالآتى :
1- عندما يكون مستوى الدخل منخفضا على البوابة (LOW) يعمل الترانزستور P-MOS FET (أى الترانزستور ذو القناة P) على تمرير التيار من مصدره لمصرفه . ولا يعمل الترانزستور الآخر.
2- عندما يكون مستوى الدخل مرتفعاعلى البوابة (High) يعمل الترانزستور N-MOS FET (أى الترانزستور ذو القناة N) من مصرفه لمصدره . ولا يعمل الترانزستور الآخر.

أى أنه فى دارة الCMOS يعمل الN-MOS و الPMOS بصورة عكسية (أحدهما يمرر والآخر لا).
ويستفاد من هذه الحالة عند التعامل مع تيارت عالية (قدرات عالية) فيخفف ذلك من تسخين كلا من الترانزستورين حيث يعمل كلا منهما نصف الوقت بينما يريح الأخر مع الحفاظ على حالات الخرج وذلك بإدخال نبضة ساعة على البوابة .

خاتمة :

تعتبر الترانزستورات من نوع MOSFET خليفة الترانزستورات BJT حيث تدخل فى معظم الدارات الحديثة وخصوصا فى بناء الدارات المتكاملة والدارات الرقمية خاصة لما تتميز به من سرعة فى الأداء خصوصا عند إستخدامها كمفاتيح.
منقول


(system) #4

شكرا على هذا الموضوع .


(moeness86) #5

كلمة شكرا لا تفي هذا الموضوع حقه … جزاك الله عنا خير


(wannan) #6


(محمود عاطف) #7

رائع جدا جدا


(saleh2010) #8

مشكككككككككككككككككككووووووووووووووووورررررررررررررررررررررررررر


(eng.Eiad) #9

معلومات مفيدة…لك جزيل الشكر اخي أحمد


(المهندساتي) #10

مجهود رائع مشكورين عليهتحياتي


(system) #11

شى جميل جدا


(system) #12

انا عندي ميزان الكتروني وهناك عطل في شاشة الميزان حيث ان الارقام لاتظهر على الشاشة واريد معرفة الجزء الموجود في البوردة والسئول عن ظهور الارقام واختفائها


(metwally.mustafa) #13

شكرا لك اخى الكريم


(system) #14

شكرا اخي الغالي وانا عندي سوال بخصوص اجهزةالعرض عندي الكاميره لا تعرض على التلفاز


(system) #15

thank you very much


(system) #16

جزاك الله خير بعد اذنك عندي استفسار سريع الترانزستور اللي في كشافات الانارة للشوارع من نوع ايه ؟


(system) #17

جزاك الله خيراً


#18

بارك الله فيك على المجهودات