1.2　常用元器件及电子电路大功率元件的检修

大功率电子元件的损坏主要有以下原因：负载短路、散热不好、模块与散热器紧固的螺钉松动、接线端子接触不良发热、散热器等有毛刺短路。另外还和续流二极管、阻容吸收网络、压敏电阻、浪涌限制器、电感等有关，还与驱动信号有关系，如果驱动信号的频率、幅度、波形的上升沿、波形的下降沿、波形的最高正电压、波形的最低负电压、波形的过冲振荡、多路驱动信号的相位关系等不正常也会导致其损坏。功率半导体模块损坏后，还可能导致驱动电路的损坏。

功率半导体模块在大电流试验时一定要拧紧螺钉装好散热器，接线螺钉也一定要拧紧，否则大电流的接线端会发热损坏模块，小电流接线端接触不良造成干扰损坏模块。如果示波器外壳接地，在测量时会因短路损坏功率模块或控制电路，所以示波器的外壳不要接地，电源线的三芯插头的地线不要连接。模块接入电源之前最好先串联一个几百欧姆的限流电阻（可以用一个灯泡代替），这样限流即使有短路也不会损坏模块，正常后再撤掉限流电阻。

1.2.1　晶闸管的检测

典型晶闸管模块外形与内部电路如图1-8所示。将连接于门极的触发信号线拆下，用万用表的电阻挡测量晶闸管的门极和阴极之间的电阻，正常时应为几十欧姆，一般为30～40Ω，不同功率等级、不同型号的模块会有较大的区别，这里一般指大功率的，具体数值可以比较设备上的几个晶闸管。如果大于100Ω或断路，说明晶闸管损坏，这会导致输出电压、电流过低。拆下接于阳极或阴极的主电缆，测量阳极和阴极之间的电阻，一般约为1MΩ。成组应用（如桥式整流、并联等）最好选用特性参数相同的同批次的产品。当某一晶闸管的门极、阴极击穿时一般会同时造成其阴极、阳极击穿，这会导致输出电压、电流过高失控。平板式封装的晶闸管的散热器夹紧螺栓必须按规定顺序和力矩拧紧，对于水冷的要注意防漏电和短路，这也会造成损坏。晶闸管的引线端子接触不好发热向内传热也会损坏元件。

1.2.2　功率晶体管（GTR）模块的检测

典型GTR模块外形与测量如图1-9所示。松开接线螺钉，移去晶体管的线扎及电缆，观察晶体管的外观是否有裂纹、变形、变色等现象。用万用表测量时，由于模块内发射结有并联电阻，集电极C和发射极E之间有续流二极管，测量结果和普通晶体管有很大不同。用指针万用表的R×1电阻挡或数字万用表的二极管挡，检测模块中的每个晶体管的集电极C和发射极E之间的导通情况。如果发射极E向集电极C方向能导通（即指针万用表的黑表笔接发射极E，指针万用表的红表笔接集电极C，指示较小的电阻值；数字万用表的红表笔接发射极E，数字万用表的黑表笔接集电极C，指示较小的导通电压），反向测量不通（指针万用表指示的电阻值为无穷大；数字万用表最高位显示“1”而低位不显示即指示过载），说明发射极E和集电极C之间正常，否则表明损坏。再测量晶体管的基极B和发射极E之间的导通情况。如果发射极E向基极B方向能导通，反向测量也导通，说明发射极E和基极B之间正常，否则表明损坏。

1.2.3　功率晶体管（GTR）驱动信号的检测

检测时断开功率晶体管的供电电路（一般移去主整流电路的连接电缆即可），取下各个晶体管的基极和发射极连线（每个管有两根一组的双绞线）。有的设备有主电路断路检测电路，需要适当短接或断开某些连线，使控制电路部分能够工作。打开电源开关，闭合启动开关，用示波器测量基极B和发射极E之间的波形，如果是变压器耦合的驱动信号，一般要有±7V左右的方波，如果是直接耦合正负电压一般不等。单（三）相全桥结构的四（六）个功率晶体管的驱动信号要相同，相位关系要合乎标准，决不能有短路导通。测完后关闭电源恢复基极信号线和其他电缆。典型驱动信号波形如图1-10所示。如果是变压器耦合的正负电压相等，直接驱动的可能不等。

1.2.4　绝缘栅晶体管（IGBT）、绝缘栅场效应管（MOSFET）的检查

典型IGBT模块结构如图1-11所示。检查时松开接线螺钉移去IGBT的连线，观察晶体管的外观是否有裂纹、变形、变色等现象。用万用表测量门极G和发射极E，应双向不通；用9V电池给门极G（+）和发射极E（-）加正向电压（即G接+、E接-），测量集电极C和发射极E，两个方向都应导通。用9V电池给门极G（+）和发射极E（-）加反向电压（即G接-、E接+），测量集电极C和发射极E，发射极E向集电极C方向应导通，集电极C向发射极E方向应不通，否则说明损坏。由于门极与发射极有较大的电容，可以用指针万用表的R×1k电阻挡测量门极与发射极，和测电容一样应有充放电现象。表1-1所示为数字万用表的测量结果，指针万用表的电阻挡红表笔为低电压，黑表笔为高电压，与数字万用表相反。MOSFET的检查方法与IGBT类似。

1.2.5　绝缘栅晶体管（IGBT）、绝缘栅场效应管（MOSFET）的驱动信号的检测

检测时断开主回路的电源（一般取下主整流电路的电缆即可），不得向IGBT施加电压；取下IGBT的门极G和发射极E的线扎（每个管有两根一组的双绞线）；接通电源使控制电路工作，闭合启动开关；用示波器测量门极G和发射极E之间的波形，如果是变压器耦合，一般要有±14V左右的方波，直接耦合时正负峰值电压不等。关闭电源三分钟以后恢复基极信号线和其他电缆。绝不可以只断开门极和发射极的线扎，而不断开集电极的供电，这样门极的静电感应或门极电容存有的电荷会使其导通短路而烧毁。GTR模块没有这一特点。所以，IGBT拔掉触发线后还要将门极与发射极可靠短路，最好断开连接主电源的集电极，然后再加电。典型IGBT驱动信号的波形如图1-12所示，一般驱动信号电压在±15V范围内。

另外，在同类型的模块中用电容表，测出模块G-E或C-E结的电容量，电流大的电容量也大，这样可以大致判断模块的功率级别的大小。

注意：①IGBT的门极、MOSFET栅极要比晶体管的基极更容易被静电击穿，修理时，拿IGBT、MOSFET一定要小心，不要用手随意触摸门极、栅极端子，放置时要将门极与发射极端子、栅极与源极端子用金属片或金属丝短路。②晶体管、IGBT、MOSFET由来自驱动板的信号驱动，一般距离较远，如果有干扰信号串入干扰了驱动信号，晶体管、IGBT、MOSFET会工作异常，甚至损坏主功率管。通常驱动信号用双绞线防止干扰，并且要远离主回路等干扰源。③如果取下IGBT的门极引线、MOSFET的栅极引线，向IGBT的集电极和发射极、MOSFET的漏极和源极加电，因为门极电容充有电荷或因静电感应没有完全关断，会因为导通短路损坏IGBT、MOSFET。④通过向IGBT的门极与发射极加电，IGBT的集电极和发射极一旦导通，将不能恢复到原始的截止状态，若要恢复到原始的截止状态，可以将9V电池的正极接到发射极端子，负极接到门极端子，即给门极加反压，并维持1s以上的时间。对于MOSFET也类似。⑤如果将由于向IGBT的门极与发射极加电，导致导通的IGBT安装到设备上，IGBT会在设备电源开关闭合的瞬时因为短路大电流烧毁，所以向设备上安装IGBT时，一定要使它处在截止状态。对于MOSFET也类似。

1.2.6　二极管模块

对于三相整流桥，内有六个接成桥式整流电路的二极管，根据内部结构，很容易用万用表检测判断六个二极管的好坏。实际测量时，三个交流端到正极正向导通，反向不通，负极到三个交流端正向不通，反向导通，正极到负极不通，负极到正极导通，导通电压是单个二极管导通电压的两倍。典型二极管模块外形和内部电路如图1-13所示。

1.2.7　智能功率模块（IPM）

智能功率模块只能大概测量一下，要确保正常，一般只能接到电路中检验。

智能功率模块的外形与内部电路如图1-14所示。这是一种七管模块，还有一种六管模块，缺少B端内的制动管，可见内部有相同的单元，可以用比较的方法检测。从输出端看，有六个相同的IGBT和续流二极管，可以和测量普通IGBT一样测量，六个IGBT的测量参数应当相同，制动管略有不同。从输入端看高边的三部分相同，低边的三部分相同，可以将测量的电阻值对照，应当分组相同。