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簡單了解電阻器常見的幾種失效模式

發(fā)布時間:2018-01-16 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】電阻器失效機理是多方面的,工作條件或環(huán)境條件下所發(fā)生的各種理化過程是引起電阻器老化的原因。失效模式:各種失效的現(xiàn)象及其表現(xiàn)的形式。失效機理:是導(dǎo)致失效的物理、化學(xué)、熱力學(xué)或其他過程。


失效模式:各種失效的現(xiàn)象及其表現(xiàn)的形式?! ?/div>
失效機理:是導(dǎo)致失效的物理、化學(xué)、熱力學(xué)或其他過程。
 
1、電阻器的主要失效模式與失效機理為
1) 開路:主要失效機理為電阻膜燒毀或大面積脫落,基體斷裂,引線帽與電阻體脫落。
2) 阻值漂移超規(guī)范:電阻膜有缺陷或退化,基體有可動鈉離子,保護涂層不良。
3) 引線斷裂:電阻體焊接工藝缺陷,焊點污染,引線機械應(yīng)力損傷。
4) 短路:銀的遷移,電暈放電。

2、失效模式占失效總比例表
3、失效機理分析
電阻器失效機理是多方面的,工作條件或環(huán)境條件下所發(fā)生的各種理化過程是引起電阻器老化的原因。
(1)、導(dǎo)電材料的結(jié)構(gòu)變化
薄膜電阻器的導(dǎo)電膜層一般用汽相淀積方法獲得,在一定程度上存在無定型結(jié)構(gòu)。按熱力學(xué)觀點,無定型結(jié)構(gòu)均有結(jié)晶化趨勢。在工作條件或環(huán)境條件下,導(dǎo)電膜層中的無定型結(jié)構(gòu)均以一定的速度趨向結(jié)晶化,也即導(dǎo)電材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于致密化,能常會引起電阻值的下降。結(jié)晶化速度隨溫度升高而加快。
電阻線或電阻膜在制備過程中都會承受機械應(yīng)力,使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變,線徑愈小或膜層愈薄,應(yīng)力影響愈顯著。一般可采用熱處理方法消除內(nèi)應(yīng)力,殘余內(nèi)應(yīng)力則可能在長時間使用過程中逐步消除,電阻器的阻值則可能因此發(fā)生變化。
結(jié)晶化過程和內(nèi)應(yīng)力清除過程均隨時間推移而減緩,但不可能在電阻器使用期間終止??梢哉J(rèn)為在電阻器工作期內(nèi)這兩個過程以近似恒定的速度進行。與它們有關(guān)的阻值變化約占原阻值的千分之幾。
電負(fù)荷高溫老化:任何情況,電負(fù)荷均會加速電阻器老化進程,并且電負(fù)荷對加速電阻器老化的作用比升高溫度的加速老化后果更顯著,原因是電阻體與引線帽接觸部分的溫升超過了電阻體的平均溫升。通常溫度每升高10℃,壽命縮短一半。如果過負(fù)荷使電阻器溫升超過額定負(fù)荷時溫升50℃,則電阻器的壽命僅為正常情況下壽命的1/32。可通過不到四個月的加速壽命試驗,即可考核電阻器在10年期間的工作穩(wěn)定性。
直流負(fù)荷—電解作用:直流負(fù)荷作用下,電解作用導(dǎo)致電阻器老化。電解發(fā)生在刻槽電阻器槽內(nèi),電阻基體所含的堿金屬離子在槽間電場中位移,產(chǎn)生離子電流。濕氣存在時,電解過程更為劇烈。如果電阻膜是碳膜或金屬膜,則主要是電解氧化;如果電阻膜是金屬氧化膜,則主要是電解還原。對于高阻薄膜電阻器,電解作用的后果可使阻值增大,沿槽螺旋的一側(cè)可能出現(xiàn)薄膜破壞現(xiàn)象。在潮熱環(huán)境下進行直流負(fù)荷試驗,可全面考核電阻器基體材料與膜層的抗氧化或抗還原性能,以及保護層的防潮性能。
(2)、硫化
有一批現(xiàn)場儀表在某化工廠使用一年后,儀表紛紛出現(xiàn)故障。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)儀表中使用的厚膜貼片電阻阻值變大了,甚至變成開路了。把失效的電阻放到顯微鏡下觀察,可以發(fā)現(xiàn)電阻電極邊緣出現(xiàn)了黑色結(jié)晶物質(zhì),進一步分析成分發(fā)現(xiàn),黑色物質(zhì)是硫化銀晶體。原來電阻被來自空氣中的硫給腐蝕了。
(3)氣體吸附與解吸
膜式電阻器的電阻膜在晶粒邊界上,或?qū)щ婎w粒和黏結(jié)劑部分,總可能吸附非常少量的氣體,它們構(gòu)成了晶粒之間的中間層,阻礙了導(dǎo)電顆粒之間的接觸,從而明顯影響阻值。
合成膜電阻器是在常壓下制成,在真空或低氣壓工作時,將解吸部分附氣體,改善了導(dǎo)電顆粒之間的接觸,使阻值下降。同樣,在真空中制成的熱分解碳膜電阻器直接在正常環(huán)境條件下工作時,將因氣壓升高而吸附部分氣體,使阻值增大。如果將未刻的半成品預(yù)置在常壓下適當(dāng)時間,則會提高電阻器成品的阻值穩(wěn)定性。
溫度和氣壓是影響氣體吸附與解吸的主要環(huán)境因素。對于物理吸附,降溫可增加平衡吸附量,升溫則反之。由于氣體吸附與解吸發(fā)生在電阻體的表面。所以對膜式電阻器的影響較為顯著。阻值變化可達1%~2%。
(4)氧化
氧化是長期起作用的因素(與吸附不同),氧化過程是由電阻體表面開始,逐步向內(nèi)部深入。除了貴金屬與合金薄膜電阻外,其他材料的電阻體均會受到空氣中氧的影響。氧化的結(jié)果是阻值增大。電阻膜層愈薄,氧化影響就更明顯。
防止氧化的根本措施是密封(金屬、陶瓷、玻璃等無機材料)。采用有機材料(塑料、樹脂等)涂覆或灌封,不能完全防止保護層透濕或透氣,雖能起到延緩氧化或吸附氣體的作用,但也會帶來與有機保護層有關(guān)的些新的老化因素。
(4)、有機保護層的影響
有機保護層形成過程中,放出縮聚作用的揮發(fā)物或溶劑蒸氣。熱處理過程使部分揮發(fā)物擴散到電阻體中,引起阻值上升。此過程雖可持續(xù)1~2年,但顯著影響阻值的時間約為2~8個月,為了保證成品的阻值穩(wěn)定性,把產(chǎn)品在庫房中擱置一段時間再出廠是比較適宜的。
(5)、機械損傷
電阻的可靠很大程度上取決于電阻器的機械性能。電阻體、引線帽和引出線等均應(yīng)具有足夠的機械強度,基體缺陷、引線帽損壞或引線斷裂均可導(dǎo)致電阻器失效。
 
 
 
 
 
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