四:對(duì)一些異常現(xiàn)象的分析思路和實(shí)例
了解晶體管的電參數(shù)，是為了用好晶體管。什么叫用好晶體管？是一個(gè)智者見(jiàn)智，仁者見(jiàn)仁的問(wèn)題，我相信不會(huì)有唯一的答案。我想，作為電子應(yīng)用工程師，除了對(duì)晶體管有所了解，還必須對(duì)其它的電子元器件有所了解。在你設(shè)計(jì)的電路中，就是你對(duì)這些元器件理解的組合。在一個(gè)電路中，讓晶體管工作在最合適的工作點(diǎn)上，發(fā)揮著最佳性能，在完成所希望功能的同時(shí)，有較高的可靠性，對(duì)晶體管而言，基本就算用好了。實(shí)際上，晶體管只是我們通常使用的電子元器件中的一類(lèi)，所有電子產(chǎn)品，都是各類(lèi)電子元器件的有機(jī)組合體。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)一件電子產(chǎn)品時(shí)，就是把這些電子器件按人們的要求進(jìn)行組合。因各人對(duì)電子器件的理解不同，對(duì)同一類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念不同，就導(dǎo)致了功能各異、性能各異的電子產(chǎn)品。但從原則性角度上講，我認(rèn)為最重要的是：要從“系統(tǒng)”的角度來(lái)看待在我們手中做出的產(chǎn)品。下面談?wù)勎矣H身經(jīng)歷過(guò)的幾件事。
一、在我負(fù)責(zé)收音機(jī)電路的售后服務(wù)時(shí)，曾碰到過(guò)這樣一種現(xiàn)象，生產(chǎn)線上流出的成品，在入倉(cāng)庫(kù)，抽檢中出現(xiàn)壞機(jī)，壞機(jī)的現(xiàn)象是調(diào)頻靈敏度下降，噪聲增大。經(jīng)查，是主IC的調(diào)頻輸入端已損壞。失效率在3%以上。對(duì)此，分析了IC芯片、組裝工藝、生產(chǎn)線的狀態(tài)，均無(wú)異常。
對(duì)IC芯片進(jìn)行解剖后發(fā)現(xiàn)，在輸入端有電場(chǎng)擊穿的痕跡。而對(duì)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行檢查、跟蹤，得出了都在該公司的質(zhì)量控制范圍的結(jié)論。而且，當(dāng)時(shí)的天氣并不是很干燥，找出這種高壓電脈沖是從哪里來(lái)的，就成了當(dāng)務(wù)之急。因?yàn)閱?wèn)題是在入庫(kù)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的，所以，就從最后一道工序往前走。走了幾遍，沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。這時(shí)我就對(duì)每道工序都提了個(gè)為什么——“此工序要達(dá)到的結(jié)果是什么”，然后再問(wèn)一下自己，“此種操作，會(huì)引起IC的損傷嗎”？
帶著這樣的心情再走在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，果然就有收獲了：最后一道工序，是包裝，而在包裝前，該公司為了收音機(jī)表面的清潔，幾乎對(duì)每臺(tái)機(jī)都用一種有機(jī)溶劑，進(jìn)行了擦試。用這種工藝對(duì)外接的拉桿天線進(jìn)行處理進(jìn)，產(chǎn)生的靜電則由于沒(méi)有泄放回路，而保留在整機(jī)中。當(dāng)這些電荷通過(guò)IC的高放電路對(duì)地（對(duì)電源同）形成泄放時(shí)，而此IC的高放，是整塊電路中最薄弱的部分，所以就很可能使此IC損壞。想通后，就建議在此IC的高放輸入端接入了雙向保護(hù)二極管，問(wèn)題得到解決。
二、在某電源整機(jī)廠，在相同的輸出功率情況時(shí)，用晶體管Pcm較?。葱酒娣e相對(duì)較?。┑墓茏诱?，而用Pcm較大（即芯片面積相對(duì)較大）的晶體管卻大量損壞的現(xiàn)象。解剖這些失效的晶體管，都是過(guò)功率型損壞。在該公司現(xiàn)場(chǎng)了解到的情況使我大吃一驚：
1.振蕩頻率達(dá)到了75KHZ以上，部分在90KHZ；
2.該公司為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)所有整機(jī)都進(jìn)行超功率1.2倍的高溫老化。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，此時(shí)，晶體管的Pcm已經(jīng)超出了規(guī)格書(shū)的數(shù)據(jù)。
對(duì)此，我作了如下解釋?zhuān)?BR>1.雙極型晶體管在用于開(kāi)關(guān)電源時(shí)，受ts、tf等參數(shù)的影響，其振蕩頻率不能超過(guò)50KHZ，否則，晶體管在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，因通過(guò)放大區(qū)的時(shí)間太長(zhǎng)，晶體管的功耗會(huì)明顯增大，加上此電源又是處于密封狀態(tài)，在這些綜合因素的影響下，會(huì)使晶體管的失效率明顯上升；
2.考核時(shí)（尤其是在高溫環(huán)境下），不能讓晶體管工作在過(guò)功率狀態(tài)，至于說(shuō)，為了提高整機(jī)的可靠性而加大老化功率，則更是無(wú)從談起，因?yàn)椋匣皇且环N工藝篩選的手段，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，只能起到驗(yàn)證的作用。而且，在高溫環(huán)境中，對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)功率老化，有可能使正常的晶體管受損，反而降低了產(chǎn)品的可靠性。
3.綜合這些因素，我以為，只要使用這種方案，早晚要出事。所以當(dāng)時(shí)就給出了兩個(gè)方案：
1、客戶(hù)改線路，至少要把考核的功率降下來(lái);
2、改供應(yīng)商。因?yàn)槲夜井a(chǎn)品的性能達(dá)不到該整機(jī)廠的要求。
此例給我一個(gè)啟示：工程師在設(shè)計(jì)東西時(shí)，除了對(duì)整機(jī)要有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)外，對(duì)電子元器件也要有正確的認(rèn)識(shí)。不然，很可能是好心辦壞事。
三、某公司在一款交換機(jī)的電源制作中，出現(xiàn)輸出效率偏低的異常。一般，開(kāi)關(guān)電源的振蕩頻率在35—50KHZ，此時(shí)常用肖特基管或快恢復(fù)二極管作為整流二極管（普通整流二極管的工作頻率小于1000HZ）。由于此電源的開(kāi)路電壓較高，就選用了快恢復(fù)二極管（國(guó)產(chǎn)肖特基二極管的最高反向擊穿電壓小于200V）。對(duì)此，我認(rèn)為是整流二極管的工作效率不夠而引起。但因沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備，只能把這些異常的二極管帶回公司進(jìn)行測(cè)試。
首先，二極管的所有直流參數(shù)全部正常，但要對(duì)二極管測(cè)試交流參數(shù)，則必須在專(zhuān)用測(cè)試儀上進(jìn)行。而此類(lèi)設(shè)備，一般在非專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家，是不會(huì)有的。當(dāng)時(shí)，考慮到普通的整流二極管與快恢復(fù)二極管肯定存在著某些差異，而要檢測(cè)這類(lèi)差異的，只有一臺(tái)電容測(cè)試儀。于是就對(duì)比檢測(cè)了普通整流二極管4007與107之間的結(jié)電容大小。發(fā)現(xiàn)反饋樣品與4007的結(jié)電容量值幾乎相同，而與公司庫(kù)存快恢復(fù)二極管的結(jié)電容有明顯的差異。于是得出了可能是供應(yīng)商在發(fā)貨中出現(xiàn)了混料的結(jié)論。把這些客戶(hù)的反饋樣品交供貨商進(jìn)行檢測(cè)，得到了證實(shí)。
此事給我的啟示是：只要我們對(duì)一種元器件有了正確的理解，就能從特性上找出差異，對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題，也就可以做出正確的判斷。
回憶本人幾十年的工作經(jīng)歷，深深感到，當(dāng)我把所有的事，都從系統(tǒng)的角度上進(jìn)行分析考慮時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)自己都意想不到的飛躍。而這個(gè)飛躍，是靠日積月累的動(dòng)手、體會(huì)、再動(dòng)手、總結(jié)而得到的。想做一個(gè)工程師，就要有一種刨根問(wèn)底的精神。并且一定要自己總結(jié)。只有這樣，才能把書(shū)本上的知識(shí)，變成自己的知識(shí)。相信大家都有這方面的體會(huì)。我想，如果把這些東西總結(jié)出來(lái)，匯編成冊(cè)，一定是本好書(shū)。大家一起努力吧。
到此，這篇博文就算寫(xiě)完了。其中一些觀點(diǎn)，已經(jīng)得到了網(wǎng)友的爭(zhēng)論。我以為這是好事。如果認(rèn)為有錯(cuò)，歡迎指正。
2011-2-10
于深圳
