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    货」电阻器主要的失效模式与失效机理解析

      发布时间:2018-03-19 19:44

      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。

      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。

      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。

      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。

      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。