Fehlermodi: Verschiedene Versagensphänomene und ihre Manifestationen.
Versagensmechanismus: 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 Hauptausfallmechanismus besteht darin, dass der Widerstandsfilm in einem großen Bereich verbrannt oder abfällt, das Substrat gebrochen ist und die Bleikappe und der Widerstandskörper abfallen.
2) Die Widerstandsdrift übersteigt die Spezifikation: Der Widerstandsfilm ist defekt oder abgebaut, die Matrix hat bewegliche Natriumionen und die Schutzschicht ist schlecht.
3) Bleibruch: Defekte im Schweißprozess des Widerstandskörpers, Verunreinigung der Lötstellen und mechanische Belastungsschäden an den Leitungen.
4) Kurzschluss: Migration von Silber, Koronaentladung.
2. Fehlermodus zur Gesamtausfallquotentabelle
3. Fehlermechanismus-Analyse
Der Ausfallmechanismus von Widerständen ist vielschichtig. Verschiedene physikalische und chemische Prozesse, die unter Arbeitsbedingungen oder Umgebungsbedingungen ablaufen, sind die Gründe für die Alterung von Widerständen.
(1) Strukturelle Veränderungen leitfähiger Materialien
Die leitfähige Filmschicht von Dünnschichtwiderständen wird im Allgemeinen durch Dampfabscheidung erhalten und weist bis zu einem gewissen Grad eine amorphe Struktur auf. Aus thermodynamischer Sicht neigen amorphe Strukturen zur Kristallisation. 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, verdichtet zu werden, was oft zu einer Abnahme des Widerstandswertes führen kann. Die Kristallisationsrate steigt mit zunehmender Temperatur.
Der Widerstandsdraht oder die Widerstandsfolie wird während des Vorbereitungsprozesses mechanischen Belastungen ausgesetzt, die seine innere Struktur verzerren. Je kleiner der Drahtdurchmesser oder je dünner die Filmschicht ist, desto signifikanter ist die Spannung. Im Allgemeinen kann die innere Spannung durch Wärmebehandlung beseitigt werden, und die innere Eigenspannung kann im langfristigen Nutzungsprozess allmählich beseitigt werden, und der Widerstandswert des Widerstands kann sich entsprechend ändern.
Sowohl der Kristallisationsprozess als auch der interne Spannungsabbauprozess verlangsamen sich im Laufe der Zeit, werden aber wahrscheinlich nicht während der Lebensdauer des Widerstands beendet. Es kann davon ausgegangen werden, dass diese beiden Prozesse während des Betriebs des Widerstands mit einer annähernd konstanten Rate ablaufen. Die damit verbundenen Widerstandsänderungen machen etwa ein Tausendstel des ursprünglichen Widerstands aus.
Hochtemperaturalterung der elektrischen Last: In jedem Fall beschleunigt die elektrische Last den Alterungsprozess des Widerstands, und der Einfluss der elektrischen Last auf die Beschleunigung der Alterung des Widerstands ist signifikanter als die Erhöhung der Temperatur. Der Grund dafür ist, dass die Temperatur des Kontaktteils des Widerstandskörpers und der Bleikappe der Anstieg den durchschnittlichen Temperaturanstieg des Widerstandskörpers übersteigt. In der Regel verkürzt sich die Lebensdauer bei 10 °C Temperaturanstieg um die Hälfte. Wenn die Überlast bewirkt, dass der Temperaturanstieg des Widerstands die Nennlast um 50 ° C überschreitet, beträgt die Lebensdauer des Widerstands unter normalen Bedingungen nur 1/32 der Lebensdauer. Die Betriebsstabilität der Widerstände über einen Zeitraum von 10 Jahren kann durch einen beschleunigten Lebensdauertest von weniger als vier Monaten beurteilt werden.
DC-Last-Elektrolyse: Unter der Einwirkung von DC-Last verursacht die Elektrolyse die Alterung des Widerstands. Die Elektrolyse erfolgt in der gerillten Widerstandszelle, und die in der Widerstandsmatrix enthaltenen Alkalimetallionen werden im elektrischen Feld zwischen den Zellen verdrängt, um einen Ionenstrom zu erzeugen. Der Elektrolyseprozess ist in Gegenwart von Feuchtigkeit schwerwiegender. 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 hochohmigen Dünnschichtwiderständen kann das Ergebnis der Elektrolyse den Widerstandswert erhöhen, und entlang einer Seite der Nutspirale können Filmschäden auftreten. Der DC-Belastungstest in der Hot-Flash-Umgebung kann die Antioxidations- oder Antireduktionsleistung des Widerstandsgrundmaterials und der Filmschicht sowie die feuchtigkeitsbeständige Leistung der Schutzschicht umfassend bewerten.
(2), Vulkanisation
Nachdem ein Jahr lang eine Charge feldgestützter Instrumente in einer Chemieanlage eingesetzt wurde, sind die Geräte nacheinander ausgefallen. Nach der Analyse wird festgestellt, dass der Widerstandswert des im Instrument verwendeten Dickschicht-Chipwiderstands größer geworden ist und sogar zu einem offenen Stromkreis wird. Als der ausgefallene Widerstand unter einem Mikroskop beobachtet wurde, wurde festgestellt, dass eine schwarze kristalline Substanz am Rand der Widerstandselektrode erschien. Eine weitere Analyse der Zusammensetzung ergab, dass es sich bei der schwarzen Substanz um Silbersulfidkristalle handelte. Es stellte sich heraus, dass der Widerstand durch Schwefel aus der Luft korrodiert war.
(3) Gasadsorption und -desorption
Der Widerstandsfilm des Filmwiderstands kann immer eine sehr kleine Menge Gas an der Korngrenze oder die leitfähigen Partikel und den Bindemittelteil adsorbieren, die die Zwischenschicht zwischen den Körnern bilden und den Kontakt zwischen den leitfähigen Partikeln behindern. beeinflussen den Widerstandswert erheblich.
Synthetische Filmwiderstände werden unter Normaldruck hergestellt. Bei der Arbeit im Vakuum oder unter niedrigem Druck wird ein Teil des Gases desorbiert, was den Kontakt zwischen leitfähigen Partikeln verbessert und den Widerstandswert reduziert. Wenn der im Vakuum hergestellte thermisch zersetzte Kohlenstofffilmwiderstand direkt unter normalen Umgebungsbedingungen arbeitet, wird ein Teil des Gases aufgrund der Erhöhung des Luftdrucks adsorbiert, was den Widerstandswert erhöht. Wird das nicht gravierte Halbzeug für eine angemessene Zeit unter Normaldruck voreingestellt, wird die Widerstandsstabilität des fertigen Widerstandsprodukts verbessert.
Temperatur und Luftdruck sind die wichtigsten Umweltfaktoren, die die Adsorption und Desorption von Gas beeinflussen. Bei der physikalischen Adsorption kann die Kühlung die Gleichgewichtsadsorptionskapazität erhöhen, und das Erhitzen kann die Menge der Adsorption erhöhen. Denn Gasadsorption und -desorption erfolgen an der Oberfläche des Widerstandskörpers. Daher ist der Einfluss auf Filmwiderstände signifikanter. Die Widerstandsänderung kann 1% ~ 2% erreichen.
(4), Oxidation
Oxidation ist ein langfristiger Faktor (anders als Adsorption), und der Oxidationsprozess beginnt von der Oberfläche des Widerstandskörpers und geht allmählich tief ins Innere. Mit Ausnahme von Edelmetall- und Legierungsfilmwiderständen werden Widerstände anderer Materialien durch Sauerstoff in der Luft beeinflusst. Das Ergebnis der Oxidation ist eine Erhöhung der Beständigkeit. Je dünner die resistive Filmschicht ist, desto deutlicher ist die Wirkung der Oxidation.
Die grundlegende Maßnahme zur Verhinderung der Oxidation ist die Versiegelung (anorganische Materialien wie Metalle, Keramik, Glas usw.). Die Verwendung organischer Materialien (Kunststoffe, Harze usw.) zum Beschichten oder Vergießen kann nicht vollständig verhindern, dass die Schutzschicht feuchtigkeitsdurchlässig oder atmungsaktiv ist. Obwohl es die Oxidation verzögern oder Gase adsorbieren kann, wird es auch einige neue Innovationen im Zusammenhang mit der organischen Schutzschicht bringen. Alterungsfaktor.
(5), der Einfluss der organischen Schutzschicht
Bei der Bildung der organischen Schutzschicht werden flüchtige Stoffe oder Lösungsmitteldämpfe der Polykondensation freigesetzt. Der Wärmebehandlungsprozess lässt einen Teil der flüchtigen Stoffe in den Widerstandskörper diffundieren, wodurch der Widerstandswert steigt. Obwohl dieser Prozess 1 bis 2 Jahre dauern kann, beträgt die Zeit, um den Widerstandswert signifikant zu beeinflussen, etwa 2 bis 8 Monate. Um die Stabilität des Widerstandswertes des Fertigerzeugnisses zu gewährleisten, ist es angemessener, das Produkt für einen bestimmten Zeitraum im Lager zu belassen, bevor es das Werk verlässt.
(6), mechanische Beschädigung
Die Zuverlässigkeit eines Widerstands hängt weitgehend von den mechanischen Eigenschaften des Widerstands ab. Der Widerstandskörper, die Bleikappe und der Bleidraht sollten eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Defekte im Grundkörper, Beschädigungen der Bleikappe oder Bleibruch können zum Versagen des Widerstands führen.