Tryb awarii: różne zjawiska awarii i ich przejawy.
Mechanizm awarii: jest to proces fizyczny, chemiczny, termodynamiczny lub inny, który prowadzi do awarii.
1. Główne tryby awaryjne i mechanizmy awaryjne rezystorów to:
1) Obwód otwarty: Głównym mechanizmem awarii jest to, że folia oporowa jest wypalona lub odpada na dużym obszarze, podłoże jest zepsute, a nasadka ołowiana i korpus rezystora odpadają.
2) Dryf rezystancji wykracza poza specyfikację: folia oporowa jest uszkodzona lub zdegradowana, podłoże ma ruchome jony sodu, a powłoka ochronna nie jest dobra.
3) Zerwanie ołowiu: wada procesu spawania korpusu rezystora, zanieczyszczenie złącza lutowanego, uszkodzenie mechaniczne ołowiu.
4) Zwarcie: migracja srebra, wyładowanie koronowe.
2. Tabela proporcji rodzajów uszkodzeń w uszkodzeniach całkowitych
3. Analiza mechanizmu awarii
Mechanizm awarii rezystorów jest wieloaspektowy, a różne procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w warunkach pracy lub środowiska są przyczyną starzenia się rezystora.
(1) Zmiany strukturalne materiałów przewodzących
Warstwa folii przewodzącej rezystora cienkowarstwowego jest zwykle uzyskiwana przez osadzanie par i w pewnym stopniu ma strukturę amorficzną. Z termodynamicznego punktu widzenia struktury amorficzne mają tendencję do krystalizacji. W warunkach roboczych lub środowiskowych struktura amorficzna w warstwie folii przewodzącej ma tendencję do krystalizacji z określoną prędkością, to znaczy wewnętrzna struktura materiału przewodzącego ma tendencję do gęstej gęstości, co często może powodować spadek wartości rezystancji. Szybkość krystalizacji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.
Drut oporowy lub folia oporowa podczas procesu przygotowania zostaną poddane naprężeniom mechanicznym, a ich struktura wewnętrzna zostanie zniekształcona. Im mniejsza średnica drutu lub im cieńsza folia, tym większy efekt naprężenia. Ogólnie rzecz biorąc, obróbka cieplna może być stosowana w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych. Resztkowe naprężenia wewnętrzne mogą być stopniowo eliminowane podczas długotrwałego użytkowania, a rezystancja rezystora może się odpowiednio zmieniać.
Zarówno proces krystalizacji, jak i proces usuwania naprężeń wewnętrznych ulegają spowolnieniu wraz z upływem czasu, ale nie da się ich zakończyć podczas użytkowania rezystora. Można uznać, że te dwa procesy przebiegają w przybliżeniu ze stałą prędkością podczas okresu pracy rezystora. Związana z nimi zmiana oporu stanowi około kilku tysięcznych pierwotnej wartości oporu.
Starzenie się obciążenia elektrycznego w wysokiej temperaturze: W każdym razie obciążenie elektryczne przyspieszy proces starzenia się rezystorów, a wpływ obciążenia elektrycznego na przyspieszenie starzenia się rezystorów jest bardziej znaczący niż wzrost temperatury. Powodem jest temperatura części stykowej korpusu rezystora i nasadki ołowianej. Wzrost przekracza średni wzrost temperatury rezystora. Generalnie żywotność skraca się o połowę na każde 10℃ wzrostu temperatury. Jeżeli przeciążenie powoduje, że wzrost temperatury rezystora przekracza obciążenie znamionowe o 50°C, żywotność rezystora wynosi tylko 1/32 żywotności w normalnych warunkach. Może przejść przyspieszony test żywotności trwający mniej niż cztery miesiące, aby ocenić stabilność pracy rezystora w ciągu 10 lat.
Elektroliza obciążenia prądem stałym: pod obciążeniem prądem stałym elektroliza powoduje starzenie się rezystora. W rowku rezystora rowkowanego zachodzi elektroliza, a jony metali alkalicznych zawarte w matrycy rezystora są przemieszczane w polu elektrycznym między rowkami, aby wygenerować prąd jonowy. W obecności wilgoci proces elektrolizy staje się bardziej dotkliwy. Jeśli folia oporowa jest folią węglową lub folią metalową, jest to głównie utlenianie elektrolityczne; jeśli folia oporowa jest warstwą tlenku metalu, jest to głównie redukcja elektrolityczna. W przypadku rezystorów cienkowarstwowych o wysokiej rezystancji efekt elektrolizy może zwiększyć rezystancję, a wzdłuż boku spirali rowkowej może wystąpić uszkodzenie powłoki. Przeprowadzenie testu obciążenia prądem stałym w warunkach uderzenia gorąca pozwala kompleksowo ocenić odporność materiału i powłoki rezystora na utlenianie lub redukcję, a także odporność warstwy ochronnej na wilgoć.
(2), wulkanizacja
Po tym, jak partia przyrządów terenowych była używana w zakładzie chemicznym przez rok, przyrządy zawiodły jeden po drugim. Po analizie stwierdzono, że wartość rezystancji rezystora grubowarstwowego zastosowanego w mierniku wzrosła, a nawet staje się obwodem otwartym. Gdy uszkodzony rezystor jest obserwowany pod mikroskopem, można zauważyć, że na krawędzi elektrody rezystora pojawia się czarny krystaliczny materiał. Dalsza analiza składu wykazała, że czarnym materiałem są kryształy siarczku srebra. Okazało się, że opór został skorodowany przez siarkę z powietrza.
(3) Adsorpcja i desorpcja gazu
Folia oporowa rezystorów filmowych na granicy ziaren lub cząstki przewodzące i część wiążąca mogą zawsze zaadsorbować bardzo małą ilość gazu. Tworzą warstwę pośrednią między ziarnami kryształu i utrudniają kontakt między przewodzącymi cząstkami, tym samym wpływając oczywiście na opór.
Rezystor z folii syntetycznej jest wytwarzany pod normalnym ciśnieniem. Podczas pracy w próżni lub niskim ciśnieniu, desorbowana część jest przyczepiana do gazu, co poprawia kontakt między cząsteczkami przewodzącymi i zmniejsza wartość rezystancji. Podobnie, gdy termicznie rozkładane rezystory węglowe wykonane w próżni pracują bezpośrednio w normalnych warunkach środowiskowych, w wyniku wzrostu ciśnienia powietrza wchłoną pewną ilość gazu, zwiększając wartość rezystancji. Jeżeli niegrawerowany półprodukt zostanie wstępnie ustawiony pod normalnym ciśnieniem przez odpowiedni czas, poprawi się stabilność rezystancji gotowego rezystora.
Temperatura i ciśnienie powietrza to główne czynniki środowiskowe, które wpływają na adsorpcję i desorpcję gazów. W przypadku adsorpcji fizycznej chłodzenie może zwiększyć równowagową zdolność adsorpcji, podczas gdy ogrzewanie jest odwrotne. Ponieważ na powierzchni rezystora zachodzi adsorpcja i desorpcja gazów. Dlatego wpływ na rezystory filmowe jest bardziej znaczący. Zmiana oporu może osiągnąć 1% ~ 2%.
(4) Utlenianie
Utlenianie jest czynnikiem długotrwałym (różnym od adsorpcji). Proces utleniania zaczyna się od powierzchni rezystora i stopniowo pogłębia się do wnętrza. Z wyjątkiem rezystorów foliowych z metali szlachetnych i stopów, wszystkie rezystory wykonane z innych materiałów są podatne na działanie tlenu w powietrzu. Wynikiem utleniania jest wzrost odporności. Im cieńsza folia oporowa, tym bardziej widoczny efekt utleniania.
Podstawowym środkiem zapobiegającym utlenianiu jest uszczelnienie (metal, ceramika, szkło i inne materiały nieorganiczne). Powlekanie lub zalewanie materiałami organicznymi (tworzywa sztuczne, żywice itp.) nie może całkowicie zapobiec przenikaniu wilgoci lub powietrza przez warstwę ochronną. Chociaż może opóźnić utlenianie lub adsorbować gaz, przyniesie również nowe pomysły związane z organiczną warstwą ochronną. Czynniki starzenia.
(5) Wpływ organicznej warstwy ochronnej
Podczas tworzenia organicznej warstwy ochronnej uwalniane są substancje lotne polimeryzacji kondensacyjnej lub opary rozpuszczalnika. Proces obróbki cieplnej powoduje, że część substancji lotnych dyfunduje do rezystora, powodując wzrost oporu. Chociaż proces ten może trwać od 1 do 2 lat, czas na znaczący wpływ na odporność wynosi około 2 do 8 miesięcy. W celu zapewnienia stabilności wytrzymałości gotowego produktu, bardziej wskazane jest pozostawienie produktu na czas w magazynie przed opuszczeniem fabryki.
(6) Uszkodzenia mechaniczne
Niezawodność rezystancji w dużej mierze zależy od właściwości mechanicznych rezystora. Korpusy rezystorów, nakładki ołowiane i przewody ołowiane powinny mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną. Defekty matrycy, uszkodzenie nasadki ołowianej lub przerwy w ołowiu mogą prowadzić do awarii rezystora.