TA的每日心情 | 慵懒
2022-1-21 15:20 |
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元件的失效直接受湿度、温度、电压、机械等因素的影响。
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# J4 o% L& T1 e% ~- [+ ?1、温度导致失效：- I# u0 t& k( I8 w- u- A
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1.1环境温度是导致元件失效的重要因素。
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温度变化对半导体器件的影响：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：+ \3 h. @* O- n/ b
0 c. M; N. Z8 y7 A/ a {8 E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。
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" k8 y; _. K9 W+ p$ r! x温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。6 F; K$ ?' H* f- R# ]- F
- B% w; X' B# ^6 x( r/ J1 @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。8 g5 _. c. n# C9 v, I7 K
} K2 E3 Y D9 V6 C+ f1 ^# T2 \6 I2.1 温度变化对电阻的影响0 }& {% q2 J$ E5 J; z
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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％。& Y5 ~0 w. o& Q6 { r8 a$ U1 h
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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。: D$ x* B9 {/ x0 `0 o
7 g8 w: b4 k+ A! M4 {( F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。& T9 R% [! k$ T0 c2 N3 w
' p j' O9 U# m对于NTC，它的特点是其电阻值随温度的升高而减小。/ K1 O* U2 G7 ]0 S
% b t% @8 h5 S0 K+ Q2.2温度变化对电容的影响! m8 i( I" Y# O+ t
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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。8 s5 j+ y& \) u6 @0 \1 t* `
! d" i1 v8 i$ H, b) R# w G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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3、湿度导致失效& F4 E( x0 C$ d" v
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湿度过高，当含有酸碱性的灰尘落到电路板上时，将腐蚀元器件的焊点与接线处，造成焊点脱落，接头断裂。8 P2 I# F! p) ]& l9 u1 |7 ^
- m0 w4 E: \3 `9 p湿度过高也是引起漏电耦合的主要原因。
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而湿度过低又容易产生静电，所以环境的湿度应控制在合理的水平。
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4、过高电压导致器件失效
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" ~( A) C9 P% e F0 C: s' t施加在元器件上的电压稳定性是保证元器件正常工作的重要条件。过高的电压会增加元器件的热损耗，甚至造成电击穿。对于电容器而言，其失效率正比于电容电压的5次幂。对于集成电路而言，超过其最大允许电压值的电压将造成器件的直接损坏。
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电压击穿是指电子器件都有能承受的最高耐压值，超过该允许值，器件存在失效风险。主动元件和被动元件失效的表现形式稍有差别，但也都有电压允许上限。晶体管元件都有耐压值，超过耐压值会对元件有损伤，比如超过二极管、电容等，电压超过元件的耐压值会导致它们击穿，如果能量很大会导致热击穿，元件会报废。
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/ D, V2 h( l$ ?& y, p: @5、振动、冲击影响：
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机械振动与冲击会使一些内部有缺陷的元件加速失效，造成灾难性故障，机械振动还会使焊点、压线点发生松动，导致接触不良；若振动导致导线不应有的碰连，会产生一些意象不到的后果。) ]( b% c, \* S! @* z
* g4 }# I6 q" D' n6 s" |可能引起的故障模式，及失效分析。. q9 o0 e) r8 b; N' Y
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电气过应力（Electrical Over Stress，EOS）是一种常见的损害电子器件的方式，是元器件常见的损坏原因，其表现方式是过压或者过流产生大量的热能，使元器件内部温度过高从而损坏元器件（大家常说的烧坏），是由电气系统中的脉冲导致的一种常见的损害电子器件的方式。 |
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发表于 2021-12-15 13:59
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