半导体设备维修心得体会2

设备维修心得体会

设备维修工作是一项技术性很强的工作，今天叫我谈谈维修工作的一些经验、技巧，我也谈不出什么东西，只是谈谈我在设备维修工作中一些心得体会，和大家进行交流，仅供大家参考，有错误的地方请大家指出。我所讲的这些，只是起一个抛砖引玉作用，希望大家能将平时在设备维修工作中积累的好经验、好方法展现给大家，相互交流、相互学习，共同提高。

今天的介绍分为（一）设备维修人员基本要求（二）设备维修基本方法（三）几种常用器件好坏判别（四）如何读图，基本电路分析（五）几个维修实例5个部分。

一. 设备维修人员基本要求

设备维修是技术性很强的一项工作，现在不少大学设有设备维修专业。专门对大学生传授设备维修方面的专门知识，研究设备维修新方法、新思路、新设备。

我们公司的大部分设备是日本、美国等外国生产的设备，一般是上世纪80年代后的产品，大多采用了微机控制、可编程控制器、机电一体化、高真空、高能粒子磁控等等技术，技术相当复杂。这就要求维修人员要有相当的微机、机电一体化、光学、真空的获得和测量、高能粒子等等基础知识。

设备维修是一项枯燥的工作，又是艰苦工作。每天就是给故障设备治病，有时面对故障，束手无策。甚至很长时间找不到故障的确切原因。这就需要设备维修人员要有敬业精神，爱岗敬业， 坚忍不拔，孜孜不倦，刻苦探索。

设备维修是一门不断发展、不断更新的应用技术。设备维修技术是由二部分组成：基础理论和实践经验的积累融合。基础理论知识固然重要，如何灵活应用基础知识正确分析错综复杂故障现象，如何能迅速准确判断故障原因，这就要求我们在维修工作中不断总结，不断提高。要将现场维修经过自己加工提升，变成自己的经验积累。同时，由于科学技术的飞速发展，各种新工艺、新器件、新材料、新技术不断涌现，这就要求我们不断学习，不断充电，用新知识、新技术不断充实自己，刷新自己。

设备出现的故障各式各样，错综复杂，而我们每个人发现问题分析问题的方法都有其局限性，难免有时会陷入束手无策、进退两难的窘境。如果我们大家团结协作，各抒己见，取长补短，许多问题不难解决。这就需要我们维修人员要有团队精神、协作精神。 二. 设备维修的基本方法

设备维修人员和医生差不多，就是给设备治病。遇到设备出现故障，首先是

1. 仔细观察，基本确定故障范围。一台设备坏了，首先要仔细的看，仔细的闻。有没有电子元件烧坏，如电阻烧变形，保险丝烧断，电解电容器电解液冒出来了，有没有焦糊味………等等。

元器件烧坏只是故障现象，用同样规格元器件更换烧坏元器件，有时能解决问题，有时还会继续烧。通过仔细观察，基本确定故障范围，继续寻找故障的根本原因。 2. 清除设备各部件的沉积的灰尘，以使各电路板、接插件连接良好。

a. 我们公司的设备平时维护保养做的比较差，设备内部积灰严重，在通电之前，必须去除设备内部的灰尘。五寸工厂可能好一点，四寸工厂设备内部积灰比较普遍。例如四寸的探针台、计算机测试系统就是如此。建议设备内部每年要做一次除尘，用吸尘器或干燥的压缩空气除去设备内部灰尘。如果设备内部大量积灰，灰尘又吸收空气中的水分，造成设备内部漏电、短路，或者影响高频电路的分布参数，严重影响设备的安全运行。

b. 检查各连接插头是否接触良好。

我们检修的设备大多是二手设备，一般运行了一、二十年，许多插头、连接器存在接触不良。我们要仔细将各插头、连接器用触点清洗剂、无水乙醇清洗干净，去除氧化层。有的插头插座和电路板连接的焊脚出现氧化虚焊，需要去除氧化层，用烙铁重新焊一遍，消除虚焊接触的隐患。去年四寸的减薄机故障，显示器显示内容不对，主要原因是电缆连接插座的焊脚和电路板氧化虚焊。

最近，四寸一台探针台步进电机在AUTO 方式，步进电机不能正常运行，也是由于虚焊引起。

3. 通电检查控制系统的各路供电电压，测量有关器件工作点并综合分析，缩小故障查找范围。

a. 设备通电之前，要查清楚设备的供电电压，千万不能弄错。110V 不能插到220V, 避免造成更大故障。

TTL 数字电路、微机控制部分电压5V ±0.2V 。 CMOS 数字电路供电电压有5V ,9V ,12V ,15V ……

运算放大器供电电压有单电源供电5V ,12……等等，双电源供电电压有±6V , ±12V, ±15V 等等。 继电器供电电压有5V ,6V ,12V ,15V .24V 等等。

电源电压正常是设备正常运行的最基本条件，这是设备维修的一个重点。我们平时维修的设备故障60%以上是电源故障。在电源故障中，由于我们的设备不少已使用了十年以上，电解电容电解液干枯，电容量变小，漏电增加，退耦能力减少，以至不少微机运行过程不稳定，常常死机，我们首先要检查的应该是+5V±0.2V 电源，这一点我们不能忽视。

d. 对单板机、单片机它的信号传送、检测、处理都是动态进行的，维修比较困难。如果单板机、单片机出现故障，我们首先检查其供电电压、CPU 的复位电路、时钟振荡电路。时钟脉冲可用示波器检测，读出其频率、脉宽、占空比是否符合CPU 要求。检测有关TP 点信号波形，以便分析对比。如果对某一块电路板怀疑，可用备用板或同样的电路板替换，看看结果有没有变化。电路板替换，IC 替换，这是常用的一种维修方法。

e. 对线性电路，无非是由一些晶体管、电阻、电容、运算放大器组成。我们可通过测量关键器件的工作点来判断。晶体管工作在线性状态，EB 压降大致为0.7伏，BC 结一定为反偏。晶体管工作在开关状态，EB 结也为反偏，可为-0.01—-0.7V 不等，该电压由占空比和脉冲频率决定。如果某一晶体管工作点不正常，先用数字万用表粗略判断晶体管，再查其偏置电路。如果偏置电路没有问题，应将晶体管卸下来，再用QT-2测一下BVceo 、Icbo 、Iceo ，万用表测晶体管只是大致判断。准确判断晶体管好坏，应用QT-2检测。

运算放大器的基本功能和晶体管相似，可工作在线性放大状态，也可工作在开关状态。

运放工作在放大状态，二个输入端压降很小，有的几乎一样。输出电压在正负电源之间，并和正负电源有一定压差。运放工作在开关状态，二个输入端压降较大，输出不是接近正电源，就是接近负电源。对于单运放判断其好坏，可以自己做一个测试工具，如下图A ：

在万用面包板焊一个8脚IC 插座，按图焊上电阻、电位器。将IN 端接地，调W1，输出为零。如果IN 端接1V 电压，OUT 端得到2V 电压，那么这个运放是一个好运放。图A 是比例放大器。U1工作在线性放大状态。

或按图B 在面包板上IC 插座

在U3、U4二个IC 插座插上uA741, 或管脚和741一样的运算放大器，加电后，如果在TP1端出现方波，在TP2端出现三角波，则这二个运放是好的，否则对应的运放不是好的。从图B 中看出U3有二个反馈网络，R3、W1组成正反馈，积分器U4和R2相移回路。TP1输出方波，TP2输出三角波。U3、U4工作在开关状态。

B

f. 对74系列4000系列IC 好坏判断，可用编程器检测。

3. 有的控制器工作不稳定，特别是微机控制器，工作过程中时好时坏，常常死机。控制器工作一段时间，关机冷却，再开机还能工作。单独检查各个IC, 都没有发现问题。这类故障往往是由于微机工作年代长，元器件性能老化，工作电流增加，系统发热量增加，局部区域工作环境温度太高，如果对电路板加大吹风散热，降低局部工作环境的温度，往往可以解决问题。

（三）几种常用器件的好坏判别。

（1）SCR 可控硅是我们接触得比较多的器件。

一、可控硅的工作原理

可控硅是可控硅整流器的简称。它是由三个PN 结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。图3-29是它的结构、外形和图形符号。

可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。当器件的阳极接负电位(相对阴极而言) 时，从符号图上可以看出PN 结处于反向，具有类似二极管的反向特性。当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压) ，在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。但当正电压大于某个电压(称为转折电压) 时，器件迅速转变到低阻通导状态。加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极) ，则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。

图3-30是可控硅的伏安特性曲线。

图中曲线I 为正向阻断特性。无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压(UB0) ；当有控制极信号时，正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通) ，转折电压随控制极电流的增大而减小。当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。

曲线Ⅱ为导通工作特性。可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。若阳极电压减小(或负载电阻增加) ，致使阳极电流小于维持电流I H 时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I 状态。

曲线Ⅲ为反向阻断特性。当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通(只有很小的漏电流) 。只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。

可控硅的重要特点是：只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通，器件中就可以通过较大的电流。利用这种特性可用于整流、开关、变频、交直流变换、电机调速、调温、调压及其它自动控制电路中。 二、可控硅的主要技术参数

1．正向阻断峰值电压(VPFU )

是指在控制极开路及正向阻断条件下，可以重复加在器件上的正向电压的峰值。此电压规定为正向转折电压值的80％。 2．反向阻断峰值电压(VPRU )

它是指在控制极断路和额定结温度下，可以重复加在器件上的反向电压的峰值。此电压规定为最高反向测试电压值的80％。 3．额定正向平均电流(IF )

在环境温度为+40C时，器件导通(标准散热条件) 可连续通过工频(即指供电网供给的电源频率．一般为50Hz 或60Hz ，我国规定为50Hz) 正弦半波电流的平均值。 4．正向平均压降(UF )

在规定的条件下，器件通以额定正向平均电流时，在阳极与阴极之间电压降的平均值。

5．维持电流(IH )

在控制极断开时，器件保持导通状态所必需的最小正向电流。 6．控制极触发电流(Ig)

阳极与阴极之间加直流6V 电压时，使可控硅完全导通所必需的最小控制极直流电流。

7．控制极触发电压(Ug )

是指从阻断转变为导通状态时控制极上所加的最小直流电压。 普通小功率可控硅参数见表3-lO 。

表3-10 普通小功率可控硅参数

*正向阻断峰值电压及反向阻断峰值电压在30～3000范围内分档。

三、多种用途的可控硅

根据结构及用途的不同，可控硅已有很多不同的类型，除上述介绍的整流用普通可控硅之外还有；①快速可控硅。这种可控硅可以工作在较高的频率下，用于大功率直流开关、电脉冲加工电源、激光电源和雷达调制器等电路中。②双向可控硅。它的特点是可以使用正的或负的控制极脉冲，控制两个方向电流的导通。它主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光调节及直流电极调速和换向电路等。③逆导可控硅。主要用于直流供电车辆(如无轨电车) 的调速。④可关断可控硅。这是一种新型可控硅，它利用正的控制极脉冲可触发导通，而用负的控制极脉冲可以关断阳极电流，恢复阻断状态。利用这种特性可以做成无触点开关或用于直流调压、电视机中行扫描电路及高压脉冲发生器电路等。

可控硅的用途很广泛，下面仅举两例来说明可控硅电路的工作过程。

图3-31是采用双基极管的可控硅调压电路，D 1～D 2组成全波桥式整流电路。BG 双基极管构成可控硅的同步触发电路(是一个张弛振荡器) 。整流电压经电阻R 1降压后加在A 、B 两点。整流后脉动电压的正半周通过R 4、W 向电容C 充电，当充电电压达到双基极管峰点电压U P 时，BG 由截止转为导通，电容C 通过b 1e 结及R 。迅速放电，其放电电流在R 。上产生一个尖脉冲，成为触发可控硅(SCR)极的触发信号，从而导致可控硅导通。可控硅导通后其正向压降很低，所以张弛振荡器即停止工作，电源电压过零时(由于无滤波电容，故为单向脉动电压) 可控硅就自动关断。待下一个正半周到来时，电容C 又充电，重复上述过程。因而串联于整流电路的负载R L 上就得到～个受控的脉冲电压。电容C 的充电速度与R 4、、W 及C 的乘积有关，所以调节W 之值，即能改变电容C 充电到U ，值的时间．也就可以改变可控硅的导通时间，从而改变了负载上电压的大小。

图3-32是一种利用可控硅做成的感应(接近) 开关。它是利用人体电容和电阻与电路上电容C 1，并联促使氖管N 导通点燃，从而在电阻R 1上产生可控硅的触发信号，使可控硅导通，点着串于可控硅电路里的灯泡。也可在电路里串接继电器，带动其他电器装置的开启或关闭。

我们用得多的是扩散炉，也是利用可控硅的调压功能。控制器通过改变可控硅

的导通时间宽度自动调节炉丝两端电压，保持炉体内部温度稳定。

如上图是可控硅触发电路，Vi 输出脉宽变化的脉冲串，SSR 两个触点吸合的时间长短也随之变化。触点吸合时，W1上正下负，上端正电位通过R01、G1、SSR 、G2到达W1的触发极，W1导通，W2没有正向触发电压而截止。如果W1电位是上负下正，那么正电位通过R02、G2、SSR 、G1到达W2的触发极，W2导通，W1没有触发电流而截止。

如果改为下图连接，W1的触发信号没有限流电阻，70多伏的电压经SSR 直接加到W1的触发极，触发电流很大，W1、SSR 将被烧坏。W2没有触发信号，不可能导通。

四、用万用表检查可控硅的好坏

1．判定可控硅的电极

小功率可控硅的电极从外形上可以差别，一般阳极为外壳，阴极线比控制极引线长，如图3-29所示。如果其它型式的封装，不知电极引线时可以用万用表的电阻档进行判别。从可控硅的结构图上可以看出，阴极与控制极之间有一个PN 结，而阳极与控制极之间有两个反向串联的PN 结。用电表R×100档先测出控制极。方法是将负表笔试接某一电极，正表笔依次碰触另外两个电极，假如有一次阻值很小(约几百欧姆) ，另一次阻值很大(约几千欧姆) ，说明负表笔接的正是控制极(G)。在阻值小的那次测量中，接正表笔的一端是阴极(C或K) ，阻值大的那次，接正表笔的是阳极(A)；若两次测出的阻值均很大，说明负表笔接的不是控制极，应更换另外一个电极，重复上述判别． 2．检查可控硅的好坏

对于一个良好的可控硅应包括以下内容：①三个PN 结均是良好的；②可控硅反向电压时能够阻断，不导通；⑧可控硅正向在控制极开路时能够阻断；④如果控制极加了正向电流，而阳极加正向电压时可控硅可以导通，且撤去控制极电流后仍能维持导通。对于前三项可以通过测量极间电阻的方法判别，后一条要进行导通试验。 (1)测极间电阻。用万用表电阻档测阳极与控制极之间、阳极与阴极之间的电阻。注意，宜用电表电阻最高档，阻值均应很高。如阻值很小，并用低阻档再量阻值仍较小，表明可控硅已击穿、管子是坏的。阳极和阴极之间的正向电阻值(即阳极接负表笔，阴极接正表笔时阻值) ，反映可控硅正向阻断特性，阻值愈大，表示正向漏电流愈小。阳极与阴极之间的反向阻值反映可控硅的反向阻断特性，阻值愈大，表示反向漏电流愈小。

测控制极与阴极之间的电阻。用R×10或R×100档测量为宜。如果正向电阻(控制极接负笔，阴极接正笔) 极大，接近∞处，表示控制极与阴极之间已经烧毁，管子已坏。至于反向电阻应很大，不过有些管子控制极与阴极之间的反向电阻并不太高，这也是正常的。表3-11给出测量3CT5B 可控硅的G 、C 极间电阻数据，供参考。

表3-11 3CT5可控硅G 、C 极间电阻值

(2)导通试验。利用万用表的直流电流档(100mA档或更大些电流档) ，需外加6V 直流电源，按图3-33所示电路接好。先不合开关K ，此时电流表指示应很小(正向阻断) ，当K 闭合时电流应有100mA 左右。电流若很小表明管子正向压降太大或已损坏。

再断开K ，电表指示应仍为100mA 左右基本上无变化。切断

6V 电源再一次重复上述过程，如一切同前表示管子导通性能是良好的。在没有万用表时，用6.3V 小灯泡代替电表也可以，导通时灯泡亮。

（3）用QT-2测可控硅可靠准确。阳极A 接C 插孔，阴极K 接E 插孔，触发极G 接B 插孔，根据可控硅技术条件设置测试要求。

（2）单结晶体管

单结晶体管的结构和电路符号如图3-34所示。因为它只有一个PN 结，所以称为单结晶体管。但由于它有两个基极，故又称双基极二极管。它的外形与三极管相似，也有三只管脚，其中一个是发射极(e)，另外两个是基极(b1和b 2) 。它是一种具有负阻特性的器件(电流增加而电压降反而减小的特性) 。图3-35是它的伏安特性曲线及等效电路。双基极管可组成弛张振荡器、自激多谐振荡器以及定时延时等电路，具有电路结构简单、热稳定性好等优点。

从双基极管的伏安特性可以看清其工作原理。当两基极b 1、b 2间加上电压U bb 时(参见典型应用电路(图3-36) ，等效电路中A

点电压为

式中可称为单结管的分压比，是由管子内部结构所决定的，一般为0.3～0.9之间。

输入电压U ＜ηUbb 时，发射极与基极之间的PN 结处于反向偏置，管子截止，电流很小。

当输入电压U be ＞ηUbb +UD 时，(UD为二极管正向压降约为0.7V)PN 结正向导电，I e 明显增加，r bl 阻值迅速减小，U e 相应下降。这种电压随电流增加反而下降的特性就是双基极管的负阻特性。管子由截止区进入负阻区的交界点称为峰点。与其对应的发射极电压和电流分别称为峰点电压V P 和峰点电流I P ，显然U P ≈ηUbb 。

随着发射极电流I e 不断增加，U e 不断下降，降至某一点时不再下降了，这一点称为谷点。谷点之后管子特性进入了饱和区。与谷点对应的发射极电压U u 与发射极电流I u 分别称为谷点电压和谷点电流。显然U u 是维持单结管导通的最小发射极电压，只要U e >Uu 管子又会重新截止。

特性进入饱和区后，发射极与第一基极间的电流达到饱和状态，所以U e 继续增加时，I e 增加不多。

用双基极管组成弛张振荡器的元件作用及其取值可参照表3-12.

表3-12 弛张振荡器的元件作用及取值

振荡频率可以通过改变R1和C 的数值来调整，R1和C 越小振荡频率越高．振荡周

期可以用以下近似公式计算：压比(手册上可查到) 。 （3）GTR

式中：㏑为自然对数，η为管子分

电力晶体管也称巨型晶体管（GTR:Giant Transistor ），GTR 是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力, 产生于本世纪70年代，其额定值已达

1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR 的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。在开关电源和UPS 内，GTR 正逐步被功率MOSFET 和IGBT 所代替。它的符号如图1, 和普通的NPN 晶体管一样。

封装都是塑封模块形式。

图1 电力晶体管的符号

GTR 的基本特性 A. 静态特性

共发射极接法时的典型输出特性：截止区、放大区和饱和区。在电力电子电路中GTR 工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区。在开关过程中，即在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。 B. 动态特性 开通过程：

延迟时间td 和上升时间tr ，二者之和为开通时间tn 。td 主要是由发射结势垒电容和集电结势垒电容充电产生的。增大ib 的幅值并增大dib/dt，可缩短延迟时间，同时可缩短上升时间，从而加快开通过程。 关断过程：

储存时间ts 和下降时间tf ，二者之和为关断时间toff 。ts 是用来除去饱和导通时储存在基区的载流子的，是关断时间的主要部分。减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子，或者增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压，可缩短储存时间，从而加快关断速度。 负面作用是会使集电极和发射极间的饱和导通压降Uces 增加，从而增大通态损耗。GTR 的开关时间在几微秒以内，比晶闸管和GTO 都短很多。 C.GTR 的主要参数

GTR 的主要参数有：电流放大倍数b 、直流电流增益hFE 、集射极间漏电流Iceo 、集射极间饱和压降Uces 、开通时间ton 和关断时间toff 。 此外还有： 最高工作电压

GTR 上电压超过规定值时会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关：

BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> Buceo

实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比BUceo 低得多。 集电极最大允许电流IcM

通常规定为hFE 下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic 。实际使用时要留有裕量，只能用到IcM 的一半或稍多一点。 集电极最大耗散功率PcM

最高工作温度下允许的耗散功率GTR 的二次击穿现象与安全工作区。

1）一次击穿

集电极电压升高至击穿电压时，Ic 迅速增大，出现雪崩击穿。只要Ic 不超过限度，GTR 一般不会损坏，工作特性也不变。 2）二次击穿

一次击穿发生时Ic 增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降。常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。 3）安全工作区（Safe Operating Area——SOA ）

最高电压UceM 、集电极最大电流IcM 、最大耗散功率PcM 、二次击穿临界线限定。 (4)IGBT

IGBT 是绝缘栅双极晶体管的代号。

IGBT 简称绝缘门栅极晶体管（缩写IGT ）。它是将MOSFET 和GTR 集成在一个芯片上的复合器件。功率MOSFET 是单极型电压驱动器件。它就有工作速度快，输入阻抗高，热稳定性好以及驱动电路简单特点，但它导通电阻较大，电流容量也较低，而GTR 是双极型电流驱动器件，其阻断电压高，载流能力强，但工作速度较慢，驱动电流大、控制电路较复杂。这两类器件的缺点限制了它们的发展。目前出现许多新型复合器件，如MOS/双极复合晶体管，MOS /双极复合晶闸管，这些新型电力电子复合器件，集合了单极和双极型器件各自的优点。 IGBT 发展得很快，这种复合器件属于晶体管类，它既可以作为开关用，也可以作为放大器件用。他具有良好的特性，很是合作中频电源的逆变器开关用。

GTR 、IGBT 一般都用于大功率驱动。我们

公司主要在变频调速器用了GTR. 它的静态电特性可用QT-2测量。更换功率晶体管、GTR 、 IGBT 一定要在散热板面涂上散热硅脂，固定螺丝一定要旋紧。

（5）MOS 场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET

（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015Ω）。它也分N 沟道管和P 沟道管，符号如图1所示。通常是将衬底（基板）与源极S 接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET 又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS 后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS 时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

以N 沟道为例，它是在P 型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S 和漏极D 。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。图1（a ）符号中的箭头方向是从外向内，表示从P 型材料（衬底）指身N 型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。随着VGS 逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N 型沟道，当VGS 大于管子的开启电压VTN （一般约为+2V）时，N 沟道管开始导通，形成漏极电流ID 。

我们常用的是功率MOS 管，如2SK2126, 塑料封装 如上图 。将数字万用表功能选择放在二极管测量档，正表棒接S 极，负表棒接G 极，再测SD 之间，显示为超量程1。如果正表棒接G 极，负表棒接S 极，再将正表棒接D 极，负表棒接S 极，万用表显示几十，则功率MOS 管是好的。当然也可以用QT-2检测功率MOS 管的好坏。

（6）光控继电器。这在JUNO-DTS1000计算机测试系统用了不少。这是一个比较特殊的半导体器件，不同于光电耦合器。它输出端导通电阻小，不分电压极性。检测其好坏，可用

+5V

1K 电阻加到1、3脚，2、4脚接电源的负端。用数

字万用表二极管档测5、6端，7、8端，万用表鸣叫则这个光控继电器就是好的。

（四）如何读图

我们维护修理设备，必须看懂电路图，并掌握分析电路的基本方法。不管多麽复杂的电路，它都是一个个基本单元电路组成。就模拟电路而言，都是由各种比例放大器、比较器、积分器、功率放大器……组成。对数字电路，也是对各种数字信号与、或、非、延时、移位，编码、解码……组成，要能正确分析电路原理，必须熟悉各单元电路的基本功能或真值表，以及这些单元电路的正确组合。

1. 四寸五寸工厂都有不少晶体管参数自动测试仪，这些计算机测试系统都用了大量数字恒流源。譬如测晶体管放大倍数Hfe, 设定Ib=100uA。计算机根据设定测试条件，使恒流源输出100uA ，给被测晶体管提供基极电流。

如上图所示是一个简单数字直流恒流源电路，计算机根据程序输出数字信号经D/A转换器变为

模拟信号[DAC],加到电位器R3的一端。R3分压[DAC]设定值加给电压跟随器U1。U3是反向加法器，一路输入为[DAC]的控制信号Vin, 一路输入为U4输出的反馈信号；还有一路是U3加法器的反馈，反馈电阻是R8。由于U2输出电流能力不够，加了晶体管Q1、Q2进行扩流。Q1Q2组成推挽式电路，两管轮流导通放大。U5是电压跟随器，输入阻抗很高，基本对输出电流分流很小。因此流经R11的电流全部流入负载RL 。U3是反相放大器，放大倍数是-1。

Q1、Q2集电极串联电阻很小，基本还是跟随器。 V1/R8=-(Vin/R4+V4/R13) V1=-(Vin+V4) 由于U3电压跟随特性，U4反相器， V4=-V3=-V2 V1=-Vin+V2

所以 V1-V2=-Vin 即流经R11的电流全部由Vin 决定。

I R11=V1-V2/R11 由于U3跟随器，输入阻抗高，流经负载RL 的电流完全由输入设定电压决定，实现了压控直流电流源的功能。

Iout=Vin/R11

如果，选择一串不同阻值的电阻，或不同Vin, 就可以得到不同电流的电流源。

Ω

上图是JUNO-DUT1000计算机测试系统中应用的电压源、电流源功率放大器，和上面电流源实质差不多，就是一个功率放大器，只不过多了一些反馈回路，可用Multisim2001、Protel99SE 软件进行仿真、分析。Multisim 、Protel 软件是很好电路设计仿真工具，特别是Multisim 软件工具多，仿真形象直观，可以实时看到各节点波形、工作点。这对于增加对电路的分析理解是非常有用的。 2. 厚度测试仪

4寸工厂有一台金属厚度测试仪，它内部电路由许多运放组成。仪器小巧，结构紧凑，可以测铝、金等金属薄膜的厚度，现将其中单元电路介绍给大家。

仪器内部电路由电源、输入电桥回路、信号放大检波、自动调零、数字显示电路几部分组成。 电源是由变压器整流滤波经7815、7915、7805输出三组电压+15V,-15V .+5V。

稳幅振荡器如下图：

Q4晶体Y1和相关电路组成基本振荡电路，输出50KHz 正弦波，要求仪器测试准确，信号源产生的正弦波幅度频率都有严格的要求。U9是反相比例放大器，对Q4输出的信号进行放大。U8、U10取U9的输出信号检波、比较，反馈到Q4的基极，稳定整个信号源的频率和幅度。U9、U8是工作在线性状态，U10是一个积分器。 将上面电路整理一下，是一个标准电桥电路:

R (A L )

该测试仪利用高频磁场涡流原理，振荡器产生50KHz 高频电流加到L1和T2a ，产生高频磁场。传感器T2a 没有放置金属薄膜，调节W9，使电桥平衡，输出为零。当T2a 上放置一金属薄膜层，金属薄膜层上产生涡流，涡流大小由薄膜层材料和薄膜厚度决定。产生的涡流消耗高频磁场能量，表现为T2a 阻抗的变化。电桥失去平衡，其输出信号也代表薄膜厚度等信息。 信号放大检波电路

U5、U7、U3都是线性放大器，对电桥送来的厚度交变信号进行放大，U1是检波电路，U3输出的是经过放大厚度直流信号。 数字显示电路：

数字显示电路将信号放大检波电路的输出信号经过A/D转换，用数码管显示。数字显示电路就是一个简单的数字电压表。VR1调节7107的基准电压，配合测量不同金属材料，设定不同的基准电压。对铝，设定4.28，金设定为5.85。同样POT1也为配合测量不同金属材料，设定不同的值。对铝设定为1.35，对金设定为2.45。

自动调零电路

T2a 传感器的次级还有一功能：传感器上没有金属膜，U12-2为负电位，U12-6为正电位，Q5导通，通过一个回路调零，U6-6输出为零。传感器上有金属膜，U12-2变为正电位，U12-6为负电位，Q5截止，U6-6放大传感器检出的厚度信号，给数字显示器显示。

厚度测试仪应用了许多运放，有的做线性放大，有的做积分器，有的做比较器，通过对厚度测试仪电

路介绍，我们看到运放在设备、仪器中的广泛应用。 3. 步进电机脉冲产生环行分配电路

下面介绍的是4寸工厂探针台步进马达脉冲产生及环行分配电路。

上图中U1A 是控制门，控制脉冲发生器什么时候产生脉冲串，什么时候停止输出脉冲串。即控制马达运行、停止。单稳态触发器U2A,U3B 组成脉冲发生器。

实际电路中，脉冲源还要经过计数器、数字比较器送给由移位寄存器74LS194、门电路7404、7409组成的脉冲环行分配器。脉冲环行分配器如上图所示。U6输出一组四相八拍脉冲串，后接功率驱动电路，驱动步进马达。

这个脉冲产生及环行分配电路全由74系列TTL 电路组成。TTL 电路电源是+5V,CMOS 数字电路电源电压范围比较宽，从5V 到18V 都可以。 （五）维修实例

1. 下图是甩干机电路图

控制电路是由Z80CPU 、二块8255可编程I/O电路、一块2716等组成。执行电路部分主要是由SG3524组成的脉宽调变电路、光控可控硅完成吹N2、加热。微动开关、压力开关、光电耦合器完成N2压力、压缩空气压力、门联锁等提供安全联锁信号。甩干机出现故障，要分清没有外围联锁信号、微处理器故障，执行电路故障。

a. 故障现象：一开机烧保险丝。

可能原因：变压器T1、T2烧坏，电机烧坏。

维修过程：a. 脱开电机插头，不烧保险丝。+12V、+5V电压正常。

b. 检查电机，电机绕组阻值正常。没有烧坏的痕迹、焦味。 C. 更换保险丝，还是烧保险丝。

d. 分析可能是保险丝座接触不好，更换保险丝座，全部恢复，通电后功能正常。 b. 故障现象：开机后，显示器显示9，按START 键，甩干机没有反应。 可能原因：a.5V 电源不正常 b. 复位电路故障 c. 软件损坏

维修过程：检查5V 正常，检查发现由C1组成的复位电路不正常，C1使用时间比较长，电解液干

枯，容量减少，漏电增加。更换新电容后，故障排除。

2. 故障现象：注入机DF-4 束流X-Y 扫描电路高压灯火。

这一故障出现了好几年，一般秋冬季不易出现，春夏季容易出现，特别当天气潮湿时，

故障频繁出现。

扫描电路分前后两个部分：前面是三角波产生电路，是由Ua741等电路组成。后面

是功率放大电路，由晶体管，电子管组成混合功率放大电路。电子管板极（阳极）供电

电压14000V , 阴极供电电压-14KV 。前后两部分由光电耦合器连接起来，直流特性通道则完全是隔离的。

以前总以为是：ａ. 设备老化，空气潮湿，电路板绝缘性能降低。

b. 可能是Ua741损坏。

经过干燥处理，用酒精擦擦；或换一个Ua741，故障可以消除。但过一段时间，故障又出现，并且越来越严重。

后来，经过分析电路的工作过程，完全否定以前的看法。

分析处理：电子管阳极、阴极施加电压比较高，达+14000V、-14KV 。打火就是这个高电压引起。电子管进行功率放大，应该工作在线性放大区，正常其阳极电压应该正几百伏，阴极电压负几百伏。电子管正常工作不会打火。如果电子管处于截止状态，其阳极电压就是14000伏，就会打火。 电子管为什么没有进入线性工作状态呢？原来电子管正常工作需要灯丝预热，设备中有一个延时继电器，合上电源开关，电子管灯丝加电预热，不加高压，延时继电器开始延时。延时结束，再加上正负14000伏高压，这样扫描电路工作正常，就不会出现高压打火。 检查延时继电器，延时电容失效，更换同样规格电容器，故障根除。

3.SEC-12电子束蒸发台高压控制电路的修理

故障现象： 四寸的电子束蒸发台SEC-12高压调整控制电路出现故障，只要开高压，高压就只能加到 6000伏左右。

分析处理：这台蒸发台没有电路图纸，给电路维修带来极大困难。对实物仔细观察，画了一个草图。在检查过程中，拔去灯丝电流调整板，开机，高压可以加到10000伏。插上灯丝调整板，即使不加灯丝电流，高压也只能加到6000伏左右。 后来在灯丝调整板上，断开电阻R1, 开高压，高压可加到10000伏，不报警。量A 点电压V A=-0.25V, 不开高压，V A=-0.16V。检查高压调整板、灯丝电流调整板、偏转控制板都没有发现异常。连上电阻R1,V A=0.01伏，开高压V A 电压>0.01V。这样就出现了高压加不上、高压报警。

根据检查结果，在R1前面加了一个射极跟随器。调整好电路参数，以使电路前后级电平基本匹配。在这个电路中，经过试验，V A 的电压在运行过程中，都保持小于零伏。并且原来各种保护电路功能、控制功能正常（过流保护、过压保护、偏转保护）。Q1的E 、B 之间加了一个二极管，这不单可以保护Q1的发射极，还可以当Q1在截止状态，A 点的电位也继续反向跟随R1的电位。

这台电子束蒸发台已经使用了三年多，还是正常的。没有由于这次电路改动而产生其它故障。

这一例子给了我们一个启示，有的设备出现故障，由于缺乏图纸、资料，直接修复有困难，我们也可以采用间接办法，在保证设备安全，不减少设备功能的前提下，对设备的控制部分进行合理的改动。同样也可以修好设备故障。 以上，是我维修心得的一部分，和大家进行交流。其中可能有不少错误，请大家帮助纠正。

设备维修是技术性很强的一项工作，需要不断学习，不断充电，不断更新。公司组织设备维修技术人员进行技术交流是为大家提供了一个相互学习，取长补短的平台。我们可以利用这个平台将我们平时工作中积累的经验和大家一起借鉴；也可以将我们遇到的困难，请大家一起协助。只要我们大家不断学习，团结互助，我们的设备维修工作是会做的更好。