导致元件失效的重要因素之一温度

Zjianeng

“这天气真的太热了，家里的空调都罢工了.叫来修空调师傅一查，竟然是电容器被烫坏了，幸亏没有发生爆炸。”网友在朋友圈里发了一 条微信，并附上一张像两个一号电池大的电容器图片，该电容器的头部原本是扁平的，如今已经高高涨起。这位网友说，因为空调连续工作，再加上空调外机被烈日 灼晒，电容器不堪高温造成的。

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　这位网友的微信一发，顿时引来众多网友附和：如今，全国各地开启高温“烧烤”模式已经一段时间，被高温害惨的事情可以说数不胜数。

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　　1.温度变化对半导体器件的影响

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　　构成双极型半导体器件的基本单元P-N结对温度的变化很敏感，当P-N结反向偏置时，由少数载流子形成的反向漏电流受温度的变化影响，其关系为：

        

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　　式中：ICQ―――温度T0C时的反向漏电流

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　　ICQR――温度TR℃时的反向漏电流

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　　T-TR――温度变化的绝对值

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　　由上式可以看出，温度每升高10℃，ICQ将增加一倍。这将造成晶体管放大器的工作点发生漂移、晶体管电流放大系数发生变化、特性曲线发生变化，动态范围变小。

　　温度与允许功耗的关系如下：

      

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　　式中：PCM―――最大允许功耗

　　TjM―――最高允许结温

　　T――――使用环境温度

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　　RT―――热阻

　　由上式可以看出，温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。

　　由于P-N结的正向压降受温度的影响较大，所以用P-N为基本单元构成的双极型半导体逻辑元件(TTL、HTL等集成电路)的电压传输特性和抗 干扰度也与温度有密切的关系。当温度升高时，P-N结的正向压降减小，其开门和关门电平都将减小，这就使得元件的低电平抗干扰电压容限随温度的升高而变 小;高电平抗干扰电压容限随温度的升高而增大，造成输出电平偏移、波形失真、稳态失调，甚至热击穿。

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　　2.温度变化对电阻的影响

　温度变化对电阻的影响主要是温度升高时，电阻的热噪声增加，阻值偏离标称值，允许耗散概率下降等。比如，RXT系列的碳膜电阻在温度升高到100℃时，允许的耗散概率仅为标称值的20%。

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　　但我们也可以利用电阻的这一特性，比如，有经过特殊设计的一类电阻：PTC(正温度系数热敏电阻)和NTC(负温度系数热敏电阻)，它们的阻值受温度的影响很大。

　　对于PTC，当其温度升高到某一阈值时，其电阻值会急剧增大。利用这一特性，可将其用在电路板的过流保护电路中，当由于某种故障造成通过它的电 流增加到其阈值电流后，PTC的温度急剧升高，同时，其电阻值变大，限制通过它的电流，达到对电路的保护。而故障排除后，通过它的电流减小，PTC的温度 恢复正常，同时，其电阻值也恢复到其正常值。

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　　对于NTC，它的特点是其电阻值随温度的升高而减小。

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　　3.温度变化对电容的影响

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　　温度变化将引起电容的到介质损耗变化，从而影响其使用寿命。温度每升高10℃时，电容器的寿命就降低50%，同时还引起阻容时间常数变化，甚至发生因介质损耗过大而热击穿的情况。

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　　此外，温度升高也将使电感线圈、变压器、扼流圈等的绝缘性能下降。

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温度对电子元件影响很大 ，像车间里面都是有温度规定的