電子元器材(含主被迫器材)在制作、運送、倉儲、應用端出產、作業(yè)過程中都有可能呈現(xiàn)不良。為了找出真正原因,相關工程人員要對失效樣品進行剖析
元器材的失效直承受濕度、溫度、電壓、機械等要素的影響。以下我們來逐個剖析導致元器材失效的要素有哪些:
溫度導致失效
環(huán)境溫度是導致元件失效的重要要素。構成雙極型半導體器材的根本單元P-N結對溫度的改變很靈敏,當P-N結反向偏置時,由少量載流子構成的反向漏電流受溫度的改變影響,其聯(lián)系為:
式中:
ICQ――溫度T0C時的反向漏電流
ICQR――溫度TR℃時的反向漏電流
T-TR――溫度改變的絕對值
由上式能夠看出,溫度每升高10℃,ICQ將添加一倍。這將形成晶體管放大器的作業(yè)點發(fā)作漂移、晶體管電流放大系數(shù)發(fā)作改變、特性曲線發(fā)作改變,動態(tài)規(guī)模變小。
溫度與答應功耗的聯(lián)系如下:
式中:
PCM―――最大答應功耗
TjM―――最高答應結溫
T―――運用環(huán)境溫度
RT―――熱阻
由上式能夠看出,溫度的升高將使晶體管的最大答應功耗下降。
因為P-N結的正向壓降受溫度的影響較大,所以用P-N為根本單元構成的雙極型半導體邏輯元件(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聯(lián)系。
當溫度升高時,P-N結的正向壓降減小,其開門和關門電平都將減小,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小;高電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而增大,形成輸出電平偏移、波形失真、穩(wěn)態(tài)失調,乃至熱擊穿。
溫度改變對電阻的影響
溫度改變對電阻的影響主要是溫度升高時,電阻的熱噪聲添加,阻值違背標稱值,答應耗散概率下降等。比方,RXT系列的碳膜電阻在溫度升高到100℃時,答應的耗散概率僅為標稱值的20%。
但我們也能夠使用電阻的這一特性,比方,有經過特別規(guī)劃的一類電阻:PTC(正溫度系數(shù)熱敏電阻)和NTC(負溫度系數(shù)熱敏電阻),它們的阻值受溫度的影響很大。
關于PTC,當其溫度升高到某一閾值時,其電阻值會急劇增大。使用這一特性,可將其用在電路板的過流維護電路中,當因為某種毛病形成經過它的電流添加到其閾值電流后,PTC的溫度急劇升高,一起,其電阻值變大,限制經過它的電流,到達對電路的維護。而毛病掃除后,經過它的電流減小,PTC的溫度康復正常,一起,其電阻值也康復到其正常值。關于NTC,它的特點是其電阻值隨溫度的升高而減小。
溫度改變對電容的影響
溫度改變將引起電容的到介質損耗改變,然后影響其運用壽數(shù)。溫度每升高10℃時,電容器的壽數(shù)就下降50%,一起還引起阻容時間常數(shù)改變,乃至發(fā)作因介質損耗過大而熱擊穿的狀況。
此外,溫度升高也將使電感線圈、變壓器、扼流圈等的絕緣功能下降。
濕度導致失效
濕度過高,當含有酸堿性的塵埃落到電路板上時,將腐蝕元器材的焊點與接線處,形成焊點掉落,接頭開裂。此外濕度過高也是引起漏電耦合的主要原因。但濕度過低又容易發(fā)作靜電,所以環(huán)境的濕度應控制在合理的水平。
過高電壓導致器材失效
施加在元器材上的電壓穩(wěn)定性是確保元器材正常作業(yè)的重要條件。過高的電壓會添加元器材的熱損耗,乃至形成電擊穿。關于電容器而言,其失功率正比于電容電壓的5次冪。關于集成電路而言,超越其最大答應電壓值的電壓將形成器材的直接損壞。
電壓擊穿是指電子器材都有能承受的最高耐壓值,超越該答應值,器材存在失效危險。自動元件和被迫元件失效的表現(xiàn)形式稍有不同,但也都有電壓答應上限。晶體管元件都有耐壓值,超越耐壓值會對元件有危害,比方超越二極管、電容等,電壓超越元件的耐壓值會導致它們擊穿,如果能量很大會導致熱擊穿,元件會報廢。
振蕩、沖擊影響
機械振蕩與沖擊會使一些內部有缺點的元件加快失效,形成災難性毛病,機械振蕩還會使焊點、壓線點發(fā)作松動,導致接觸不良;若振蕩導致導線不應有的碰連,會發(fā)作一些意想不到的結果??赡芤鸬拿⌒问郊笆饰觯?
電氣過應力(Electrical OverStress,EOS)是一種常見的危害電子器材的方法,是元器材常見的損壞原因,其表現(xiàn)方法是過壓或許過流發(fā)作很多的熱能,使元器材內部溫度過高而損壞元器材(我們常說的燒壞),是由電氣系統(tǒng)中的脈沖導致的一種常見的危害電子器材的方法。