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[導(dǎo)讀]失效直接受濕度、溫度、電壓、機(jī)械等因素的影響。

失效直接受濕度、溫度、電壓、機(jī)械等因素的影響。
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1、溫度導(dǎo)致失效:
1.1環(huán)境溫度是導(dǎo)致元件失效的重要因素。
溫度變化對(duì)半導(dǎo)體器件的影響:構(gòu)成雙極型半導(dǎo)體器件的基本單元P-N結(jié)對(duì)溫度的變化很敏感,當(dāng)P-N結(jié)反向偏置時(shí),由少數(shù)載流子形成的反向漏電流受溫度的變化影響,其關(guān)系為:

元器件的失效機(jī)理有哪些?
式中:ICQ―――溫度T0C時(shí)的反向漏電流
???????? ICQR――溫度TR℃時(shí)的反向漏電流
???????? T-TR――溫度變化的絕對(duì)值
由上式可以看出,溫度每升高10℃,ICQ將增加一倍。這將造成晶體管放大器的工作點(diǎn)發(fā)生漂移、晶體管電流放大系數(shù)發(fā)生變化、特性曲線發(fā)生變化,動(dòng)態(tài)范圍變小。

溫度與允許功耗的關(guān)系如下:
元器件的失效機(jī)理有哪些?

式中:PCM―――最大允許功耗
?????????? TjM―――最高允許結(jié)溫
?????????? T――――使用環(huán)境溫度
?????????? RT―――熱阻
由上式可以看出,溫度的升高將使晶體管的最大允許功耗下降。

由于P-N結(jié)的正向壓降受溫度的影響較大,所以用P-N為基本單元構(gòu)成的雙極型半導(dǎo)體邏輯元件(TTL、HTL等集成電路)的電壓傳輸特性和抗干擾度也與溫度有密切的關(guān)系。當(dāng)溫度升高時(shí),P-N結(jié)的正向壓降減小,其開(kāi)門和關(guān)門電平都將減小,這就使得元件的低電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而變??;高電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而增大,造成輸出電平偏移、波形失真、穩(wěn)態(tài)失調(diào),甚至熱擊穿。

元器件的失效機(jī)理有哪些?


2.1 溫度變化對(duì)電阻的影響
溫度變化對(duì)電阻的影響主要是溫度升高時(shí),電阻的熱噪聲增加,阻值偏離標(biāo)稱值,允許耗散概率下降等。比如,RXT系列的碳膜電阻在溫度升高到100℃時(shí),允許的耗散概率僅為標(biāo)稱值的20%。
但我們也可以利用電阻的這一特性,比如,有經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的一類電阻:PTC(正溫度系數(shù)熱敏電阻)和NTC(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻),它們的阻值受溫度的影響很大。
對(duì)于PTC,當(dāng)其溫度升高到某一閾值時(shí),其電阻值會(huì)急劇增大。利用這一特性,可將其用在電路板的過(guò)流保護(hù)電路中,當(dāng)由于某種故障造成通過(guò)它的電流增加到其閾值電流后,PTC的溫度急劇升高,同時(shí),其電阻值變大,限制通過(guò)它的電流,達(dá)到對(duì)電路的保護(hù)。而故障排除后,通過(guò)它的電流減小,PTC的溫度恢復(fù)正常,同時(shí),其電阻值也恢復(fù)到其正常值。
對(duì)于NTC,它的特點(diǎn)是其電阻值隨溫度的升高而減小。


2.2溫度變化對(duì)電容的影響
溫度變化將引起電容的到介質(zhì)損耗變化,從而影響其使用壽命。溫度每升高10℃時(shí),電容器的壽命就降低50%,同時(shí)還引起阻容時(shí)間常數(shù)變化,甚至發(fā)生因介質(zhì)損耗過(guò)大而熱擊穿的情況。
此外,溫度升高也將使電感線圈、變壓器、扼流圈等的絕緣性能下降。

3、濕度導(dǎo)致失效
濕度過(guò)高,當(dāng)含有酸堿性的灰塵落到電路板上時(shí),將腐蝕元器件的焊點(diǎn)與接線處,造成焊點(diǎn)脫落,接頭斷裂。
濕度過(guò)高也是引起漏電耦合的主要原因。
而濕度過(guò)低又容易產(chǎn)生靜電,所以環(huán)境的濕度應(yīng)控制在合理的水平。
? 元器件的失效機(jī)理有哪些?

元器件的失效機(jī)理有哪些?


4、過(guò)高電壓導(dǎo)致器件失效
施加在元器件上的電壓穩(wěn)定性是保證元器件正常工作的重要條件。過(guò)高的電壓會(huì)增加元器件的熱損耗,甚至造成電擊穿。對(duì)于電容器而言,其失效率正比于電容電壓的5次冪。對(duì)于集成電路而言,超過(guò)其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。


電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值,超過(guò)該允許值,器件存在失效風(fēng)險(xiǎn)。主動(dòng)元件和被動(dòng)元件失效的表現(xiàn)形式稍有差別,但也都有電壓允許上限。晶體管元件都有耐壓值,超過(guò)耐壓值會(huì)對(duì)元件有損傷,比如超過(guò)二極管、電容等,電壓超過(guò)元件的耐壓值會(huì)導(dǎo)致它們擊穿,如果能量很大會(huì)導(dǎo)致熱擊穿,元件會(huì)報(bào)廢。

5、振動(dòng)、沖擊影響:
機(jī)械振動(dòng)與沖擊會(huì)使一些內(nèi)部有缺陷的元件加速失效,造成災(zāi)難性故障,機(jī)械振動(dòng)還會(huì)使焊點(diǎn)、壓線點(diǎn)發(fā)生松動(dòng),導(dǎo)致接觸不良;若振動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)線不應(yīng)有的碰連,會(huì)產(chǎn)生一些意象不到的后果。

可能引起的故障模式,及失效分析。

元器件的失效機(jī)理有哪些?


電氣過(guò)應(yīng)力(Electrical Over Stress,EOS)是一種常見(jiàn)的損害電子器件的方式,是元器件常見(jiàn)的損壞原因,其表現(xiàn)方式是過(guò)壓或者過(guò)流產(chǎn)生大量的熱能,使元器件內(nèi)部溫度過(guò)高從而損壞元器件(大家常說(shuō)的燒壞),是由電氣系統(tǒng)中的脈沖導(dǎo)致的一種常見(jiàn)的損害電子器件的方式。


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