电阻器常见的失效模式与失效机理

电阻器常见的失效模式与失效机理
失效模式:各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理:是导致失效的物理、化学、热⼒学或其他过程
吸音墙1、电阻器的主要失效模式与失效机理为:
1) 开路:主要失效机理为电阻膜烧毁或⼤⾯积脱落,基体断裂,引线帽与电阻体脱落。
2) 阻值漂移超规范:电阻膜有缺陷或退化,基体有可动钠离⼦,保护涂层不良。
3) 引线断裂:电阻体焊接⼯艺缺陷,焊点污染,引线机械应⼒损伤。
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4) 短路:银的迁移,电晕放电。
3、失效机理分析
电阻器失效机理是多⽅⾯的,⼯作条件或环境条件下所发⽣的各种理化过程是引起电阻器⽼化的原因。
(1)、导电材料的结构变化
薄膜电阻器的导电膜层⼀般⽤汽相淀积⽅法获得,在⼀定程度上存在⽆定型结构。按热⼒学观点,⽆定型结构均有结晶化趋势。在⼯作条件或环境条件下,导电膜层中的⽆定型结构均以⼀定的速度趋向结晶化,也即导电材料内部结构趋于致密化,能常会引起电阻值的下降。结晶化速度随温度升⾼⽽加快。
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电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应⼒,使其内部结构发⽣畸变,线径愈⼩或膜层愈薄,应⼒影响愈显著。⼀般可采⽤热处理⽅法消除内应⼒,残余内应⼒则可能在长时间使⽤过程中逐步消除,电阻器的阻值则可能因此发⽣变化。
结晶化过程和内应⼒清除过程均随时间推移⽽减缓,但不可能在电阻器使⽤期间终⽌。可以认为在电阻器⼯作期内这两个过程以近似恒定的速度进⾏。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之⼏。
电负荷⾼温⽼化:任何情况,电负荷均会加速电阻器⽼化进程,并且电负荷对加速电阻器⽼化的作⽤⽐升⾼温度的加速⽼化后果更显著,原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升⾼10℃,寿命缩短⼀半。如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃,则电阻器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。可通过不到四个⽉的加速寿命试验,即可考核电阻器在10年期间的⼯作稳定性。
直流负荷—电解作⽤:直流负荷作⽤下,电解作⽤导致电阻器⽼化。电解发⽣在刻槽电阻器槽内,电
阻基体所含的碱⾦属离⼦在槽间电场中位移,产⽣离⼦电流。湿⽓存在时,电解过程更为剧烈。如果电阻膜是碳膜或⾦属膜,则主要是电解氧化;如果电阻膜是⾦属氧化膜,则主要是电解还原。对于⾼阻薄膜电阻器,电解作⽤的后果可使阻值增⼤,沿槽螺旋的⼀侧可能出现薄膜破坏现象。在潮热环境下进⾏直流负荷试验,可全⾯考核电阻器基体材料与膜层的抗氧化或抗还原性能,以及保护层的防潮性能。
(2)、硫化
有⼀批现场仪表在某化⼯⼚使⽤⼀年后,仪表纷纷出现故障。经分析发现仪表中使⽤的厚膜贴⽚电阻阻值变⼤了,甚⾄变成开路了。把失效的电阻放到显微镜下观察,可以发现电阻电极边缘出现了⿊⾊结晶物质,进⼀步分析成分发现,⿊⾊物质是硫化银晶体。原来电阻被来⾃空⽓中的硫给腐蚀了。防震阻尼器
(3)⽓体吸附与解吸
膜式电阻器的电阻膜在晶粒边界上,或导电颗粒和黏结剂部分,总可能吸附⾮常少量的⽓体,它们构成了晶粒之间的中间层,阻碍了导电颗粒之间的接触,从⽽明显影响阻值。
合成膜电阻器是在常压下制成,在真空或低⽓压⼯作时,将解吸部分附⽓体,改善了导电颗粒之间的接触,使阻值下
合成膜电阻器是在常压下制成,在真空或低⽓压⼯作时,将解吸部分附⽓体,改善了导电颗粒之间的接触,使阻值下降。同样,在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下⼯作时,将因⽓压升⾼⽽吸附部分⽓体,使阻值增⼤。如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间,则会提⾼电阻器成品的阻值稳定性。
温度和⽓压是影响⽓体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附,降温可增加平衡吸附量,升温则反之。由于⽓体吸附与解吸发⽣在电阻体的表⾯。所以对膜式电阻器的影响较为显著。阻值变化可达1%~2%。
(4)氧化
氧化是长期起作⽤的因素(与吸附不同),氧化过程是由电阻体表⾯开始,逐步向内部深⼊。除了贵⾦属与合⾦薄膜电阻外,其他材料的电阻体均会受到空⽓中氧的影响。氧化的结果是阻值增⼤。电阻膜层愈薄,氧化影响就更明显。
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防⽌氧化的根本措施是密封(⾦属、陶瓷、玻璃等⽆机材料)。采⽤有机材料(塑料、树脂等)涂覆或灌封,不能完全防⽌保护层透湿或透⽓,虽能起到延缓氧化或吸附⽓体的作⽤,但也会带来与有机保护层有关的些新的⽼化因素。
(5)、有机保护层的影响
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有机保护层形成过程中,放出缩聚作⽤的挥发物或溶剂蒸⽓。热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中,引起阻值上升。此过程虽可持续1~2年,但显著影响阻值的时间约为2~8个⽉,为了保证成品的阻值稳定性,把产品在库房中搁置⼀段时间再出⼚是⽐较适宜的。
(6)、机械损伤
电阻的可靠很⼤程度上取决于电阻器的机械性能。电阻体、引线帽和引出线等均应具有⾜够的机械强度,基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均可导致电阻器失效。

本文发布于:2024-09-23 09:32:15,感谢您对本站的认可!

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