Poruchový režim: rôzne poruchové javy a ich prejavy.
Mechanizmus poruchy: Je to fyzikálny, chemický, termodynamický alebo iný proces, ktorý vedie k zlyhaniu.
1. Hlavné poruchové režimy a mechanizmy zlyhania rezistorov sú
1) Otvorený obvod: Hlavným mechanizmom zlyhania je to, že odporový film je spálený alebo spadne na veľkej ploche, substrát je rozbitý a kryt vodiča a telo rezistora vypadnú.
2) Posun odporu je mimo špecifikácie: odporový film je poškodený alebo degradovaný, podklad má pohyblivé ióny sodíka a ochranný povlak nie je dobrý.
3) Zlomenie olova: porucha procesu zvárania tela rezistora, znečistenie spájkovaného spoja, poškodenie mechanickým napätím olova.
4) Skrat: migrácia striebra, korónový výboj.
2. Tabuľka podielu režimov porúch na celkových poruchách
3. Analýza mechanizmov porúch
Mechanizmus poruchy rezistorov je mnohostranný a príčiny starnutia rezistorov sú rôzne fyzikálne a chemické procesy, ktoré sa vyskytujú v pracovných podmienkach alebo podmienkach prostredia.
(1) Štrukturálne zmeny vodivých materiálov
Vrstva vodivého filmu rezistora na tenký film sa všeobecne získava nanášaním pár a do istej miery existuje amorfná štruktúra. Z termodynamického hľadiska majú amorfné štruktúry tendenciu kryštalizovať. Za pracovných podmienok alebo podmienok prostredia má amorfná štruktúra vo vrstve vodivého filmu tendenciu kryštalizovať určitou rýchlosťou, to znamená, že vnútorná štruktúra vodivého materiálu má tendenciu byť hustá, čo môže často spôsobiť zníženie hodnoty odporu. Rýchlosť kryštalizácie rastie so zvyšujúcou sa teplotou.
Odporový drôt alebo odporový film bude počas procesu prípravy vystavený mechanickému namáhaniu a jeho vnútorná štruktúra bude narušená. Čím menší je priemer drôtu alebo tenší film, tým výraznejší je stresový efekt. Spravidla sa na odstránenie vnútorného napätia môže použiť tepelné ošetrenie. Pri dlhodobom používaní je možné postupne eliminovať zvyškové vnútorné napätie a podľa toho sa môže meniť odpor rezistora.
Proces kryštalizácie aj proces odstraňovania vnútorného napätia sa s odstupom času spomalia, ale je nemožné ho ukončiť počas používania rezistora. Možno uvažovať o tom, že tieto dva procesy prebiehajú počas pracovnej doby rezistora približne konštantnou rýchlosťou. Zmena odporu, ktorá s nimi súvisí, predstavuje asi niekoľko tisícin pôvodnej hodnoty odporu.
Starnutie vysokej záťaže pri vysokej teplote: Elektrické zaťaženie v každom prípade urýchli proces starnutia rezistorov a vplyv elektrického zaťaženia na urýchlenie starnutia rezistorov je výraznejší ako pri zvýšenej teplote. Dôvodom je teplota kontaktnej časti tela odporu a viečka elektródy. Nárast prekračuje priemerný nárast teploty rezistora. Všeobecne sa životnosť skracuje na polovicu pri každom zvýšení teploty o 10 °. Ak preťaženie spôsobí, že nárast teploty odporu prekročí menovitú záťaž o 50 ° C, je životnosť odporu za bežných podmienok iba 1/32 životnosti. Môže vyhovieť skúške so zrýchlenou životnosťou menej ako štyri mesiace na vyhodnotenie pracovnej stability odporu počas 10 rokov.
Elektrolýza na jednosmerný prúd: pri jednosmernom zaťažení spôsobuje elektrolýza starnutie rezistora. V drážke drážkovaného rezistora dochádza k elektrolýze a ióny alkalických kovov obsiahnuté v matici rezistora sú premiestňované v elektrickom poli medzi drážky za vzniku iontového prúdu. Ak je prítomná vlhkosť, proces elektrolýzy sa stáva prísnejším. Ak je odporovým filmom uhlíkový film alebo kovový film, ide hlavne o elektrolytickú oxidáciu; ak je odporovým filmom film z oxidu kovu, je to hlavne elektrolytická redukcia. V prípade tenkovrstvových rezistorov s vysokou odolnosťou môže účinok elektrolýzy odpor zvyšovať a môže dôjsť k poškodeniu filmu pozdĺž bočnej špirály. Vykonanie testu jednosmerného zaťaženia v prostredí s horúcim bleskom môže komplexne posúdiť odolnosť proti oxidácii alebo redukcii základného materiálu a filmu rezistora, ako aj odolnosť ochrannej vrstvy proti vlhkosti.
(2), vulkanizácia
Keď sa v chemickom závode jeden rok používala dávka poľných prístrojov, prístroje jeden po druhom zlyhali. Po analýze sa zistilo, že hodnota odporu hrubovrstvového čipového rezistora použitého v merači sa zvýšila a dokonca sa stala otvoreným obvodom. Keď sa pozoruje zlyhaný rezistor pod mikroskopom, možno zistiť, že sa na okraji rezistorovej elektródy objaví čierny kryštalický materiál. Ďalšia analýza kompozície ukazuje, že čiernym materiálom sú kryštály sulfidu strieborného. Ukázalo sa, že odpor korodoval síra zo vzduchu.
(3) Adsorpcia a desorpcia plynu
Rezistívny film filmových rezistorov na hranici zŕn alebo vodivé častice a spojivová časť môžu vždy adsorbovať veľmi malé množstvo plynu. Tvoria medzivrstvu medzi zrnami kryštálu a bránia kontaktu medzi vodivými časticami, čím zjavne ovplyvňujú odpor.
Rezistor zo syntetického filmu je vyrobený za normálneho tlaku. Pri práci vo vákuu alebo pri nízkom tlaku je desorbovaná časť pripojená k plynu, čo zlepšuje kontakt medzi vodivými časticami a znižuje hodnotu odporu. Podobne, keď tepelne rozložiteľné odpory uhlíkového filmu vyrobené vo vákuu pracujú priamo za normálnych podmienok prostredia, absorbujú určitý plyn v dôsledku zvýšenia tlaku vzduchu a zvýšenia hodnoty odporu. Ak je negravírovaný polotovar nastavený na normálny tlak na vhodný čas, stabilita odporu hotového rezistora sa zlepší.
Teplota a tlak vzduchu sú hlavnými faktormi prostredia, ktoré ovplyvňujú adsorpciu a desorpciu plynov. Pri fyzickej adsorpcii môže chladenie zvýšiť rovnovážnu adsorpčnú kapacitu, zatiaľ čo zahrievanie je naopak. Pretože na povrchu rezistora dochádza k adsorpcii a desorpcii plynu. Preto je vplyv na filmové rezistory výraznejší. Zmena odporu môže dosiahnuť 1% ~ 2%.
(4) Oxidácia
Oxidácia je dlhodobý faktor (odlišný od adsorpcie). Oxidačný proces začína od povrchu rezistora a postupne sa prehlbuje do interiéru. S výnimkou rezistorov z drahých kovov a zliatinových filmov sú rezistory z iných materiálov ovplyvnené kyslíkom vo vzduchu. Výsledkom oxidácie je zvýšenie odolnosti. Čím tenší je odporový film, tým zreteľnejší je účinok oxidácie.
Základným opatrením na zabránenie oxidácie je utesnenie (kov, keramika, sklo a iné anorganické materiály). Natieranie alebo zalievanie organickými materiálmi (plasty, živice atď.) Nemôže úplne zabrániť prenikaniu vlhkosti alebo vzduchu do ochrannej vrstvy. Aj keď môže spomaliť oxidáciu alebo adsorbovať plyn, prinesie tiež niekoľko nových nápadov týkajúcich sa organickej ochrannej vrstvy. Faktory starnutia.
(5) Vplyv organickej ochrannej vrstvy
V priebehu tvorby organickej ochrannej vrstvy sa uvoľňujú prchavé látky alebo pary rozpúšťadla z kondenzačnej polymerizácie. Proces tepelného spracovania spôsobuje, že časť prchavých látok difunduje do rezistora, čo spôsobí zvýšenie odporu. Aj keď tento proces môže trvať 1 až 2 roky, čas na významné ovplyvnenie rezistencie je asi 2 až 8 mesiacov. Aby sa zabezpečila stabilita odolnosti hotového výrobku, je vhodnejšie ponechať výrobok v sklade na istý čas pred opustením továrne.
(6) Mechanické poškodenie
Spoľahlivosť odporu do značnej miery závisí od mechanických vlastností rezistora. Telesá rezistorov, kryty elektród a vodiče drôtov by mali mať dostatočnú mechanickú pevnosť. Poruchy v matici, poškodenie krytu elektródy alebo zlomenie elektródy môžu viesť k poruche rezistora.