Režimy selhání: Různé jevy selhání a jejich projevy.
Mechanismus selhání: je fyzikální, chemický, termodynamický nebo jiný proces, který vede k selhání.
1. Hlavní režimy selhání a mechanismy selhání rezistorů jsou:
1) Otevřený obvod: Hlavním mechanismem selhání je, že odporový film je spálen nebo spadne ve velké oblasti, substrát je rozbitý a víčko olova a tělo rezistoru spadnou.
2) Posun odporu přesahuje specifikaci: odporový film je vadný nebo degradovaný, matrice má pohyblivé sodné ionty a ochranný povlak je špatný.
3) Zlomení olova: vady v procesu svařování těla rezistoru, znečištění pájených spojů a mechanické namáhání poškození vodičů.
4) Zkrat: migrace stříbra, koronový výboj.
2. Tabulka poměru poruch k celkovému poměru poruch
3. Analýza mechanismu selhání
Mechanismus selhání rezistorů je mnohostranný. Různé fyzikální a chemické procesy, které probíhají za pracovních podmínek nebo podmínek prostředí, jsou důvodem stárnutí rezistorů.
(1) Strukturální změny vodivých materiálů
Vodivá filmová vrstva tenkovrstvých rezistorů se obecně získává nanášením par a má do určité míry amorfní strukturu. Z termodynamického hlediska mají amorfní struktury tendenci krystalizovat. Za pracovních podmínek nebo podmínek prostředí má amorfní struktura ve vodivé vrstvě filmu tendenci krystalizovat určitou rychlostí, to znamená, že vnitřní struktura vodivého materiálu má tendenci být zhuštěna, což může často způsobit pokles hodnoty odporu. Rychlost krystalizace se zvyšuje s rostoucí teplotou.
Odporový drát nebo odporová fólie budou během procesu přípravy vystaveny mechanickému namáhání, které zkreslí jeho vnitřní strukturu. Čím menší je průměr drátu nebo čím tenčí je vrstva filmu, tím významnější bude napětí. Obecně lze vnitřní napětí eliminovat tepelným zpracováním a zbytkové vnitřní napětí může být postupně eliminováno v procesu dlouhodobého užívání a hodnota odporu rezistoru se může odpovídajícím způsobem měnit.
Jak krystalizační proces, tak proces odlehčení vnitřního napětí se časem zpomalují, ale je nepravděpodobné, že by skončily během životnosti rezistoru. Tyto dva procesy lze považovat za probíhající přibližně konstantní rychlostí během provozu rezistoru. Změny odporu, které s nimi souvisejí, představují asi tisícinu původního odporu.
Vysokoteplotní stárnutí elektrické zátěže: V každém případě elektrická zátěž urychlí proces stárnutí rezistoru a účinek elektrické zátěže na urychlení stárnutí rezistoru je významnější než účinek zvýšení teploty. Důvodem je, že teplota kontaktní části těla rezistoru a olověného víčka je Nárůst přesahuje průměrný nárůst teploty těla rezistoru. Obvykle se životnost zkracuje o polovinu za každých 10 °C zvýšení teploty. Pokud přetížení způsobí, že nárůst teploty rezistoru překročí jmenovitou zátěž o 50 °C, životnost rezistoru je za normálních podmínek pouze 1/32 životnosti. Pracovní stabilitu rezistorů po dobu 10 let lze posoudit pomocí testu zrychlené životnosti kratší než čtyři měsíce.
STEJNOSMĚrná zátěž-elektrolýza: Při působení stejnosměrné zátěže způsobuje elektrolýza stárnutí rezistoru. Elektrolýza probíhá v drážkovaném rezistorovém článku a ionty alkalických kovů obsažené v matrici odporu jsou přemístěny v elektrickém poli mezi články, aby vytvořily iontový proud. Proces elektrolýzy je závažnější v přítomnosti vlhkosti. Pokud je odporový film uhlíkový film nebo kovový film, je to hlavně elektrolytická oxidace; pokud je odporový film filmem oxidu kovu, jedná se především o elektrolytickou redukci. U vysoce odolných tenkovrstvých rezistorů může výsledek elektrolýzy zvýšit hodnotu odporu a podél jedné strany spirály drážky může dojít k poškození filmu. Zátěžový test stejnosměrného proudu v prostředí horkých záblesků může komplexně vyhodnotit antioxidační nebo antiredukční výkon základního materiálu rezistoru a vrstvy filmu, jakož i odolnost ochranné vrstvy proti vlhkosti.
(2), vulkanizace
Poté, co byla v chemickém závodě po dobu jednoho roku používána šarže polních přístrojů, přístroje jeden po druhém selhávaly. Po analýze se zjistí, že hodnota odporu tlustovrstvého čipového rezistoru použitého v přístroji se zvětšila a dokonce se stala otevřeným obvodem. Když byl pod mikroskopem pozorován selhávající rezistor, bylo zjištěno, že se na okraji rezistorové elektrody objevila černá krystalická látka. Další analýza kompozice zjistila, že černou látkou byly krystaly sulfidu stříbrného. Ukázalo se, že rezistor byl zkorodován sírou ze vzduchu.
(3) Adsorpce a desorpce plynu
Odporová fólie filmového rezistoru může vždy adsorbovat velmi malé množství plynu na hranici zrna nebo vodivé částice a pojivovou část, které tvoří mezivrstvu mezi zrny a brání kontaktu mezi vodivými částicemi. významně ovlivňuje hodnotu odporu.
Syntetické filmové rezistory jsou vyráběny za normálního tlaku. Při práci ve vakuu nebo za nízkého tlaku bude část plynu desorbována, což zlepšuje kontakt mezi vodivými částicemi a snižuje hodnotu odporu. Podobně, když tepelně rozložený rezistor uhlíkového filmu vyrobený ve vakuu pracuje přímo za normálních podmínek prostředí, část plynu bude adsorbována v důsledku zvýšení tlaku vzduchu, což zvýší hodnotu odporu. Pokud je nevyrytý polotovar přednastaven pod normálním tlakem po přiměřenou dobu, zlepší se stabilita odporu hotového rezistorového výrobku.
Teplota a tlak vzduchu jsou hlavními faktory prostředí ovlivňujícími adsorpci a desorpci plynu. Pro fyzickou adsorpci může chlazení zvýšit rovnovážný adsorpční výkon a ohřev může zvýšit množství adsorpce. Protože adsorpce a desorpce plynu se vyskytují na povrchu těla rezistoru. Proto je dopad na filmové rezistory významnější. Změna odporu může dosáhnout 1% ~ 2%.
(4), oxidace
Oxidace je dlouhodobý faktor (odlišný od adsorpce) a oxidační proces začíná od povrchu těla rezistoru a postupně jde hluboko dovnitř. S výjimkou rezistorů z drahých kovů a slitinových fólií jsou rezistory jiných materiálů ovlivňovány kyslíkem ve vzduchu. Výsledkem oxidace je zvýšení odolnosti. Čím tenčí je odporová vrstva filmu, tím zřejmější je účinek oxidace.
Základním opatřením proti oxidaci je těsnění (anorganické materiály jako kovy, keramika, sklo atd.). Použití organických materiálů (plastů, pryskyřic atd.) pro potahování nebo zalévání nemůže zcela zabránit tomu, aby ochranná vrstva byla propustná pro vlhkost nebo prodyšná. I když může zpomalit oxidaci nebo adsorbovat plyny, přinese také některé nové inovace týkající se organické ochranné vrstvy. faktor stárnutí.
(5), vliv organické ochranné vrstvy
Během tvorby organické ochranné vrstvy se uvolňují těkavé nebo rozpouštědlové páry polykondenzace. Proces tepelného zpracování způsobuje, že část těkavých látek difunduje do těla rezistoru, což způsobuje zvýšení hodnoty odporu. Ačkoli tento proces může trvat 1 až 2 roky, doba výrazně ovlivnit hodnotu odporu je asi 2 až 8 měsíců. Aby byla zajištěna stabilita hodnoty odolnosti hotového výrobku, je vhodnější ponechat výrobek ve skladu po určitou dobu před opuštěním továrny.
(6), mechanické poškození
Spolehlivost rezistoru závisí do značné míry na mechanických vlastnostech rezistoru. Tělo rezistoru, olověný uzávěr a olověný drát by měly mít dostatečnou mechanickou pevnost. Vady v základním těle, poškození víčka olova nebo zlomení olova mohou způsobit selhání rezistoru.