浅析电容类元件故障成因及排除方法

钱琨 张勇 孙宁

摘 要：电子设备的故障主要是由电子元器件的故障引起的。如果熟悉电子元件的故障类型，可以快速锁定故障。它们可以用简单的仪器来检验。本文根据作者多年从事元件研究的经验，系统地总结了电容性元件梳理的原因及故障排除方法。

关键词：电容；故障成因；排除方法

电容器的常见故障包括击穿、开路、电气参数降低、电解质泄漏和机械损坏。造成这些故障的主要原因如下：

一、击穿类型故障

（1）介质中存在瑕疵、缺陷、杂质或导电离子；

（2）介电材料的老化；电介质的电化学击穿；

（3）在高湿度或低压的极端边缘处电弧；

（4）介质在机械应力作用下的瞬态短路；

（5）金属离子迁移到导电沟道或边缘弧放电；

（6）介电材料中的气隙击穿会引起介质冲击；

（7）介质制造过程中的机械损伤；

（8）介电材料的分子结构变化和所施加的电压高于额定值。

二、开路故障类型

（1）击穿导致电极和引线的绝缘；

（2）电解电容器阳极引出线因腐蚀（或机械破坏）而断开，引出线与电极接触点处的氧化层导致低电平开路；

（3）引线与电极之间的接触不良或绝缘；

（4）电解电容器的阳极由于腐蚀而导致金属管的开口；

（5）工作电解液的干燥或冷冻；

（6）在机械应力作用下电解质与电介质之间的瞬时开路。

三、电参数退化

（1）水分和电介质的老化和热分解；

（2）金属离子在电极材料中的迁移；

（3）残余应力和表面污染的存在和变化；

（4）材料金属化板的自愈作用；

（5）工作电解液的挥发和增稠；

（6）电极的电化学腐蚀或化学腐蚀；

（7）铅和电极的接触电阻增加；

（8）杂质和有害离子的影响。

三、多种模式混合影响下的电容故障

由于实际电容器是在工作应力和环境应力的综合作用下工作的，因而会产生一种或几种失效模式和失效机理，还会有一种失效模式导致另外失效模式或失效机理的发生。例如，温度应力既可以促使表面氧化、加快老化的影响程度、加速电参数退化，又会促使电场强度下降，加速介质击穿的早日到来，而且这些应力的影响程度还是时间的函数。因此，电容器的失效机理与产品的类型、材料的种类、结构的差异、制造工艺及环境条件、工作应力等诸因素有密切关系。

四、检测方法

电容器的击穿故障很容易发现，但是当并联多个元件时，很难确定具体的故障分量。电容器的开路故障可以通过将相同类型和容量的电容器与检测到的电容器并联以观察电路功能是否恢复来确定。电容和电参数变化的检测比较麻烦。一般可按下列方法进行。首先，电容器的一根引线应该从电路板上移除，以避免周围部件的影响。其次，根据电容器的不同情况，采用不同的方法进行检查：

（一）电解电容器的检验

万用表放置在电阻块中，其范围取决于所测量的电解电容器的电容和耐电压的大小。测量小容量耐高压电解电容时，测量范围应设在Rx10kW块内，测量大容量耐低压电解电容时，测量范围应设在RxlkW块内。观察充电电流的大小、放电的持续时间（针返回的速度）以及针末端指示的电阻。确定电解电容器质量的方法如下：

（1）充电电流小，针速上升慢，放电时间短，针回速度慢，指示容量充足。

（2）充電电流为零，仪表针不动。结果表明，该电解电容器具有回流速度快、容量小、质量差的特点。

（3）在放电结束时，当仪表针返回末端时，由仪表针指示的电阻很小，表明绝缘不良和泄漏很小。

（4）在放电结束时，当针回到末端时，指示电阻非常小，表明绝缘不良和严重泄漏。

（二）容量为1mF以上的一般电容器检查

可以使用万用表电阻齿轮Rx10kW块，并检查泄漏程度和击穿由同一极性和多批次方法。用被测电容的两根引线触摸万用表的第二支笔，看针是否稍微摆动。对于容量最大的电容器，针振荡明显，而对于容量小的电容器，针振荡不明显。然后，再次触摸电容器的引线，用笔触摸三次、四次（笔未对齐），每次针都略微摆动。如果针从第二次摆动，表明电容器有漏电现象。如果引脚不移动几个连续触摸，电容器是好的。如果针头放置在第一次碰撞的末端，则意味着电容器已经被穿透。此外，对于容量为1MF～20MF的电容器，可以测量一些数字万用表。

（三）低于LMF的电容器检查

数字万用表中的电容测量块可以用来精确测量电容器的实际值。如果没有电容测量的数字万用表，它只能检查它是否被欧姆齿轮短路。相同电容的电容器将与可疑电容器并联连接，以检查其是否打开。

（四）电容器参数的精确测量

使用LCR电桥可以精确测量单个电容器的电容，使用晶体管特性测试仪可以测量耐压值。