Режим відмови: різні явища відмов та їх прояви.
Механізм несправності: Це фізичний, хімічний, термодинамічний чи інший процес, який призводить до відмови.
1. Основними режимами відмов і механізмами відмов резисторів є
1) Обрив ланцюга: Основний механізм відмови полягає в тому, що резистивна плівка вигоріла або відвалилася на великій площі, підкладка зламана, а кришка свинцю та корпус резистора відпадають.
2) Дрейф опору виходить за межі специфікації: резистивна плівка дефектна або погіршена, основа має рухомі іони натрію, а захисне покриття погане.
3) Поломка свинцю: дефект зварювального процесу корпусу резистора, забруднення паяного з'єднання, пошкодження механічними навантаженнями свинцю.
4) Коротке замикання: міграція срібла, коронний розряд.
2. Таблиця частки режимів відмов у загальних відмовах
3. Аналіз механізму несправності
Механізм руйнування резисторів багатогранний, і різні фізичні та хімічні процеси, що відбуваються в робочих умовах або в умовах навколишнього середовища, є причинами старіння резисторів.
(1) Структурні зміни провідних матеріалів
Провідний плівковий шар тонкоплівкового резистора, як правило, отримують осадженням пари, і певною мірою існує аморфна структура. З термодинамічної точки зору аморфні структури мають тенденцію до кристалізації. В робочих умовах або в умовах навколишнього середовища аморфна структура провідного плівкового шару має тенденцію кристалізуватися з певною швидкістю, тобто внутрішня структура провідного матеріалу має тенденцію бути щільною, що часто може спричинити зменшення значення опору. Швидкість кристалізації зростає із збільшенням температури.
Провід опору або плівка опору піддаються механічним навантаженням в процесі підготовки, а його внутрішня структура буде спотворена. Чим менший діаметр дроту або тонша плівка, тим сильніший ефект напруги. Як правило, термічну обробку можна використовувати для усунення внутрішнього стресу. Залишкове внутрішнє напруження можна поступово усувати під час тривалого використання, і опір резистора може відповідно змінюватися.
І процес кристалізації, і процес внутрішнього зняття напруги сповільнюються з плином часу, але неможливо припинити під час використання резистора. Можна вважати, що ці два процеси протікають з приблизно постійною швидкістю протягом робочого періоду резистора. Пов’язана з ними зміна опору становить приблизно кілька тисячних від початкового значення опору.
Високотемпературне старіння електричного навантаження: у будь-якому випадку електричне навантаження прискорить процес старіння резисторів, і вплив електричного навантаження на прискорення старіння резисторів є більш значним, ніж вплив підвищеної температури. Причиною є температура контактної частини корпусу резистора та свинцевої кришки. Підйом перевищує середнє підвищення температури резистора. Як правило, тривалість життя скорочується наполовину за кожні 10 ℃ підвищення температури. Якщо перевантаження призводить до того, що підвищення температури резистора перевищує номінальне навантаження на 50 ° C, термін служби резистора становить лише 1/32 життя в нормальних умовах. Він може пройти прискорений випробувальний термін служби менш ніж за чотири місяці, щоб оцінити робочу стійкість резистора протягом 10 років.
Електроліз навантаження постійним струмом: під навантаженням постійного струму електроліз призводить до старіння резистора. Електроліз відбувається в канавці жолобчастого резистора, а іони лужних металів, що містяться в матриці резистора, зміщуються в електричному полі між канавками для утворення струму іонів. Коли присутня волога, процес електролізу стає більш важким. Якщо резистивна плівка - це вуглецева плівка або металева плівка, це головним чином електролітичне окислення; якщо резистивна плівка являє собою металеву оксидну плівку, це в основному електролітичне відновлення. Для тонкоплівкових резисторів з високим опором ефект електролізу може збільшити опір, а плівкові пошкодження можуть виникнути вздовж сторони спіралі канавки. Проводячи випробування постійного струму в умовах гарячої спалаху, можна комплексно оцінити стійкість до окислення або відновлення матеріалу основи резистора та плівки, а також вологостійкість захисного шару.
(2), вулканізація
Після використання партії польових приладів на хімічному заводі протягом одного року прилади виходили з ладу один за одним. Після аналізу встановлено, що значення опору товстоплівкового резистора, що використовується в лічильнику, стало більшим і навіть стає розімкнутою ланцюгом. Коли під мікроскопом спостерігають вийшов з ладу резистор, можна виявити, що на краю резисторного електрода з'являється чорний кристалічний матеріал. Подальший аналіз складу виявляє, що чорним матеріалом є кристали сульфіду срібла. Виявилося, що опір роз'їдала сірка з повітря.
(3) Адсорбція та десорбція газу
Резистивна плівка плівкових резисторів на межі зерен або провідні частинки та сполучна частина завжди можуть адсорбувати дуже малу кількість газу. Вони утворюють проміжний шар між кристалічними зернами і перешкоджають контакту між провідними частинками, тим самим, очевидно, впливаючи на опір.
Синтетичний плівковий резистор виготовляється під нормальним тиском. При роботі у вакуумі або низькому тиску десорбована частина приєднується до газу, що покращує контакт між провідними частинками та зменшує значення опору. Подібним чином, коли термічно розкладаються вуглецеві плівкові резистори, виготовлені у вакуумі, працюють безпосередньо в звичайних умовах навколишнього середовища, вони будуть поглинати деяку кількість газу через збільшення тиску повітря, збільшуючи значення опору. Якщо незагравірований напівфабрикат буде попередньо встановлений під нормальним тиском на відповідний час, стабільність опіру готового резистора буде покращена.
Температура та тиск повітря є основними факторами навколишнього середовища, що впливають на адсорбцію та десорбцію газу. Для фізичної адсорбції охолодження може збільшити рівноважну адсорбційну здатність, тоді як нагрівання - навпаки. Оскільки на поверхні резистора відбувається адсорбція та десорбція газу. Тому вплив на плівкові резистори є більш значним. Зміна опору може досягати 1% ~ 2%.
(4) Окислення
Окислення є довготривалим фактором (відрізняється від адсорбції). Процес окислення починається з поверхні резистора і поступово поглиблюється всередину. За винятком плівкових резисторів з дорогоцінних металів та сплавів, на резистори інших матеріалів впливає кисень у повітрі. Результатом окислення є збільшення опору. Чим тонша резистивна плівка, тим очевидніший ефект окислення.
Основним заходом запобігання окислення є герметизація (метал, кераміка, скло та інші неорганічні матеріали). Покриття або заливка органічними матеріалами (пластмаса, смоли тощо) не може повністю запобігти проникненню захисного шару у вологу або повітря. Хоча це може затримати окислення або адсорбувати газ, це також принесе деякі нові ідеї, пов’язані з органічним захисним шаром. Фактори старіння.
(5) Вплив органічного захисного шару
Під час утворення органічного захисного шару виділяються конденсаційні полімеризаційні летючі речовини або пари розчинника. Процес термічної обробки призводить до того, що частина летких речовин дифундує в резистор, спричиняючи підвищення опору. Хоча цей процес може тривати від 1 до 2 років, час для значного впливу на резистентність становить приблизно від 2 до 8 місяців. Для того, щоб забезпечити стабільність стійкості готового продукту, доцільніше залишити виріб на складі на деякий час перед виходом з заводу.
(6) Механічні пошкодження
Надійність опору багато в чому залежить від механічних властивостей резистора. Корпуси резисторів, свинцеві ковпачки та свинцеві дроти повинні мати достатню механічну міцність. Дефекти матриці, пошкодження кришки свинцю або розриви свинцю можуть призвести до поломки резистора.