Fehlermodus: verschiedene Versagensphänomene und ihre Manifestationen.
Fehlermechanismus: Es ist der physikalische, chemische, thermodynamische oder andere Prozess, der zum Versagen führt.
1. Die wichtigsten Fehlermodi und Fehlermechanismen von Widerständen sind
1) Offener Stromkreis: Der Hauptfehlermechanismus besteht darin, dass der Widerstandsfilm ausgebrannt ist oder großfühltig abfällt, das Substrat gebrochen ist und die Bleikappe und der Widerstandskörper abfallen.
2) Die Widerstandsdrift ist jenseits der Spezifikation: Der Widerstandsfilm ist defekt oder abgebaut, das Substrat hat bewegliche Natriumionen und die Schutzbeschichtung ist nicht gut.
3) Bleibruch: Schweißprozessfehler des Widerstandskörpers, Lötstellenverschmutzung, bleimechanische Spannungsschäden.
4) Kurzschluss: Migration von Silber, Koronaentladung.
2. Tabelle des Anteils der Fehlermodi an den Totalausfällen
3. Analyse des Fehlermechanismus
Der Ausfallmechanismus von Widerständen ist vielfältig, und verschiedene physikalische und chemische Prozesse, die unter Arbeitsbedingungen oder Umgebungsbedingungen auftreten, sind die Ursachen für die Alterung des Widerstands.
(1) Strukturelle Veränderungen leitfähiger Materialien
Die leitfähige Filmschicht des Dünnschichtwiderstands wird im Allgemeinen durch Dampfabscheidung erhalten, und es gibt bis zu einem gewissen Grad eine amorphe Struktur. Aus thermodynamischer Sicht neigen amorphe Strukturen dazu, zu kristallisieren. Unter Arbeitsbedingungen oder Umgebungsbedingungen neigt die amorphe Struktur in der leitfähigen Filmschicht dazu, mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu kristallisieren, dh die innere Struktur des leitfähigen Materials neigt dazu, dicht zu sein, was oft zu einer Abnahme des Widerstandswertes führen kann. Die Kristallisationsrate steigt mit steigender Temperatur.
Der Widerstandsdraht oder der Widerstandsfilm wird während des Vorbereitungsprozesses mechanischen Belastungen ausgesetzt und seine innere Struktur wird verzerrt. Je kleiner der Drahtdurchmesser oder je dünner der Film, desto deutlicher ist der Spannungseffekt. Im Allgemeinen kann wärmebehandlung verwendet werden, um innere Belastungen zu beseitigen. Die innere Eigenspannung kann während des Langzeitgebrauchs allmählich beseitigt werden, und der Widerstand des Widerstands kann sich entsprechend ändern.
Sowohl der Kristallisationsprozess als auch der interne Spannungsabtragsprozess verlangsamen sich im Laufe der Zeit, aber es ist unmöglich, während der Verwendung des Widerstands zu beenden. Es kann davon ausgegangen werden, dass diese beiden Prozesse während der Arbeitsdauer des Widerstands mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit ablaufen. Die damit verbundene Widerstandsänderung macht etwa einige Tausendstel des ursprünglichen Widerstandswertes aus.
Hochtemperaturalterung der elektrischen Last: In jedem Fall beschleunigt die elektrische Last den Alterungsprozess von Widerständen, und der Effekt der elektrischen Last auf die Beschleunigung der Alterung von Widerständen ist bedeutender als der der erhöhten Temperatur. Der Grund ist die Temperatur des Kontaktteils des Widerstandskörpers und der Leitungskappe. Der Anstieg übersteigt den durchschnittlichen Temperaturanstieg des Widerstands. Im Allgemeinen verkürzt sich die Lebensdauer bei jedem Temperaturanstieg von 10 °C um die Hälfte. Wenn die Überlast dazu führt, dass der Temperaturanstieg des Widerstands die Nennlast um 50 °C übersteigt, beträgt die Lebensdauer des Widerstands unter normalen Bedingungen nur 1/32 der Lebensdauer. Es kann den beschleunigten Lebensdauertest von weniger als vier Monaten bestehen, um die Arbeitsstabilität des Widerstands während 10 Jahren zu beurteilen.
DC-Last-Elektrolyse: Unter DC-Last führt die Elektrolyse dazu, dass der Widerstand altert. Die Elektrolyse erfolgt in der Nut des Rillenwiderstands, und die in der Widerstandsmatrix enthaltenen Alkalimetallionen werden im elektrischen Feld zwischen den Nuten verschoben, um Ionenstrom zu erzeugen. Wenn Feuchtigkeit vorhanden ist, wird der Elektrolyseprozess strenger. Wenn der Widerstandsfilm ein Kohlenstofffilm oder ein Metallfilm ist, handelt es sich hauptsächlich um elektrolytische Oxidation; Wenn der Widerstandsfilm ein Metalloxidfilm ist, handelt es sich hauptsächlich um eine elektrolytische Reduktion. Bei hochbeständigen Dünnschichtwiderständen kann die Wirkung der Elektrolyse den Widerstand erhöhen, und entlang der Seite der Rillenspirale können Filmschäden auftreten. Die Durchführung eines DC-Lasttests in einer Hitzewallungsumgebung kann die Oxidations- oder Reduktionsbeständigkeit des Widerstandsgrundmaterials und der Folie sowie die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Schutzschicht umfassend beurteilen.
(2), Vulkanisation
Nachdem ein Jahr lang eine Charge von Feldinstrumenten in einer Chemieanlage eingesetzt wurde, versagten die Instrumente nacheinander. Nach der Analyse wird festgestellt, dass der Widerstandswert des im Messgerät verwendeten Dickschicht-Chipwiderstands größer geworden ist und sogar zu einem offenen Stromkreis wird. Wenn der ausgefallene Widerstand unter einem Mikroskop beobachtet wird, kann festgestellt werden, dass schwarzes kristallines Material am Rand der Widerstandselektrode erscheint. Eine weitere Analyse der Zusammensetzung zeigt, dass das schwarze Material Silbersulfidkristalle sind. Es stellte sich heraus, dass der Widerstand durch Schwefel aus der Luft korrodiert wurde.
(3) Gasadsorption und -desorption
Der Widerstandsfilm von Filmwiderständen an der Korngrenze oder die leitfähigen Partikel und der Bindemittelteil können immer eine sehr geringe Menge Gas adsorbieren. Sie bilden die Zwischenschicht zwischen den Kristallkörnern und behindern den Kontakt zwischen den leitfähigen Partikeln, wodurch sich offensichtlich der Widerstand auswirkt.
Der synthetische Filmwiderstand wird unter Normaldruck hergestellt. Bei Arbeiten im Vakuum oder niederem Druck wird das entsorte Teil an Gas gebunden, was den Kontakt zwischen leitfähigen Partikeln verbessert und den Widerstandswert reduziert. Wenn die thermisch zerlegbaren Kohlenstofffilmwiderstände im Vakuum direkt unter normalen Umgebungsbedingungen arbeiten, absorbieren sie aufgrund des Luftdruckanstiegs etwas Gas, wodurch der Widerstandswert erhöht wird. Wird das nicht eingravierte Halbzeug für eine angemessene Zeit unter Normaldruck voreingestellt, wird die Widerstandsstabilität des fertigen Widerstands verbessert.
Temperatur und Luftdruck sind die wichtigsten Umweltfaktoren, die die Gasadsorption und -desorption beeinflussen. Bei der physikalischen Adsorption kann die Kühlung die Gleichgewichtsadsorptionskapazität erhöhen, während die Erwärmung das Gegenteil ist. Als Gas treten Adsorption und Desorption auf der Oberfläche des Widerstands auf. Daher ist der Einfluss auf Filmwiderstände signifikanter. Die Widerstandsänderung kann 1% ~ 2% erreichen.
(4) Oxidation
Oxidation ist ein langfristiger Faktor (anders als Adsorption). Der Oxidationsprozess beginnt an der Oberfläche des Widerstands und vertieft sich allmählich ins Innere. Mit Ausnahme von Edelmetall- und Legierungsfilmwiderständen werden Widerstände anderer Materialien alle von Sauerstoff in der Luft beeinflusst. Das Ergebnis der Oxidation ist eine Erhöhung der Beständigkeit. Je dünner der Widerstandsfilm ist, desto offensichtlicher ist der Effekt der Oxidation.
Die grundlegende Maßnahme, um Oxidation zu verhindern, ist die Versiegelung (Metall, Keramik, Glas und andere anorganische Materialien). Das Beschichten oder Vergießen mit organischen Materialien (Kunststoffe, Harze usw.) kann nicht vollständig verhindern, dass die Schutzschicht Feuchtigkeit oder Luft durchdringt. Obwohl es die Oxidation verzögern oder Gas adsorbieren kann, wird es auch einige neue Ideen in Bezug auf die organische Schutzschicht bringen. Alterungsfaktoren.
(5) Der Einfluss organischer Schutzschichten
Bei der Bildung der organischen Schutzschicht werden Kondensationspolymerisationsflüchtige oder Lösungsmitteldämpfe freigesetzt. Der Wärmebehandlungsprozess bewirkt, dass ein Teil der flüchtigen Stoffe in den Widerstand diffundiert, wodurch der Widerstand ansteigt. Obwohl dieser Prozess 1 bis 2 Jahre dauern kann, beträgt die Zeit, um den Widerstand signifikant zu beeinflussen, etwa 2 bis 8 Monate. Um die Stabilität der Widerstandsfähigkeit des fertigen Produkts zu gewährleisten, ist es angemessener, das Produkt für eine gewisse Zeit im Lager zu lassen, bevor Sie das Werk verlassen.
(6) Mechanische Beschädigung
Die Zuverlässigkeit des Widerstands hängt weitgehend von den mechanischen Eigenschaften des Widerstands ab. Widerstandskörper, Leitungskappen und Leitungsdrähte sollten alle eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Defekte in der Matrix, Bleikappenschäden oder Bleibrüche können zu einem Widerstandsausfall führen.