Chế độ hư hỏng: các hiện tượng hư hỏng khác nhau và các biểu hiện của chúng.
Cơ chế hư hỏng: Đó là quá trình vật lý, hóa học, nhiệt động lực học hoặc các quá trình khác dẫn đến hỏng hóc.
1. Các chế độ hỏng hóc chính và cơ chế hỏng hóc của điện trở là
1) Hở mạch: Cơ chế hư hỏng chính là màng điện trở bị cháy hoặc rơi ra trên diện rộng, đế bị vỡ, nắp dẫn và thân điện trở rơi ra.
2) Độ lệch điện trở vượt quá thông số kỹ thuật: màng điện trở bị lỗi hoặc bị suy giảm chất lượng, chất nền có các ion natri di động và lớp phủ bảo vệ không tốt.
3) Đứt chì: khuyết tật quá trình hàn của thân điện trở, ô nhiễm mối hàn, hư hỏng do ứng suất cơ học của chì.
4) Ngắn mạch: sự di chuyển của bạc, phóng điện hào quang.
2. Bảng tỷ lệ các chế độ hỏng hóc trong tổng số các lỗi hư hỏng
3. Phân tích cơ chế thất bại
Cơ chế hư hỏng của điện trở có nhiều mặt, và các quá trình vật lý và hóa học khác nhau xảy ra trong điều kiện làm việc hoặc điều kiện môi trường là nguyên nhân gây ra lão hóa điện trở.
(1) Thay đổi cấu trúc của vật liệu dẫn điện
Lớp phim dẫn điện của điện trở màng mỏng nói chung thu được bằng cách lắng đọng hơi, và có cấu trúc vô định hình ở một mức độ nhất định. Theo quan điểm nhiệt động lực học, các cấu trúc vô định hình có xu hướng kết tinh. Trong điều kiện làm việc hoặc điều kiện môi trường, cấu trúc vô định hình trong lớp phim dẫn điện có xu hướng kết tinh ở một tốc độ nhất định, tức là cấu trúc bên trong của vật liệu dẫn điện có xu hướng dày đặc, thường có thể làm giảm giá trị điện trở. Tốc độ kết tinh tăng khi nhiệt độ tăng.
Dây điện trở hoặc màng điện trở sẽ bị ứng suất cơ học trong quá trình chuẩn bị và cấu trúc bên trong của nó sẽ bị biến dạng. Đường kính dây càng nhỏ hoặc màng càng mỏng thì hiệu ứng ứng suất càng đáng kể. Nói chung, xử lý nhiệt có thể được sử dụng để loại bỏ căng thẳng bên trong. Ứng suất bên trong dư có thể được loại bỏ dần dần trong quá trình sử dụng lâu dài và điện trở của điện trở có thể thay đổi tương ứng.
Cả quá trình kết tinh và quá trình loại bỏ ứng suất bên trong đều chậm lại theo thời gian, nhưng không thể kết thúc trong quá trình sử dụng điện trở. Có thể coi hai quá trình này tiến hành với tốc độ xấp xỉ không đổi trong suốt thời gian làm việc của điện trở. Sự thay đổi điện trở liên quan đến chúng chiếm khoảng vài phần nghìn giá trị điện trở ban đầu.
Nhiệt độ cao của phụ tải điện: Trong mọi trường hợp, tải điện sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa của điện trở, và ảnh hưởng của tải điện đến việc đẩy nhanh sự lão hóa của điện trở là đáng kể hơn so với nhiệt độ tăng. Nguyên nhân là do nhiệt độ của phần tiếp xúc giữa thân điện trở và nắp dẫn. Sự gia tăng vượt quá mức tăng nhiệt độ trung bình của điện trở. Nói chung, tuổi thọ bị rút ngắn đi một nửa khi nhiệt độ tăng 10. Nếu quá tải làm tăng nhiệt độ của điện trở vượt quá tải định mức 50 ° C thì tuổi thọ của điện trở chỉ bằng 1/32 tuổi thọ trong điều kiện bình thường. Nó có thể vượt qua bài kiểm tra tuổi thọ gia tốc dưới bốn tháng để đánh giá độ ổn định làm việc của điện trở trong suốt 10 năm.
Tải điện một chiều: dưới tải điện một chiều, hiện tượng điện phân làm cho điện trở già đi. Sự điện phân xảy ra trong rãnh của điện trở có rãnh, và các ion kim loại kiềm chứa trong ma trận điện trở bị dịch chuyển trong điện trường giữa các rãnh để tạo ra dòng ion. Khi có hơi ẩm, quá trình điện phân trở nên nghiêm trọng hơn. Nếu màng điện trở là màng cacbon hoặc màng kim loại thì chủ yếu là quá trình oxy hóa điện phân; nếu màng điện trở là màng oxit kim loại thì chủ yếu là điện phân khử. Đối với điện trở màng mỏng có điện trở cao, tác dụng của quá trình điện phân có thể làm tăng điện trở và có thể xảy ra hư hỏng màng dọc theo mặt của rãnh xoắn. Tiến hành thử nghiệm tải một chiều trong môi trường chớp cháy nóng có thể đánh giá toàn diện khả năng chống oxy hóa hoặc khử của vật liệu và phim nền điện trở, cũng như khả năng chống ẩm của lớp bảo vệ.
(2), lưu hóa
Sau khi một loạt các thiết bị hiện trường được sử dụng trong một nhà máy hóa chất trong một năm, các thiết bị này lần lượt bị hỏng. Sau khi phân tích, người ta thấy rằng giá trị điện trở của điện trở chip màng dày được sử dụng trong máy đo ngày càng lớn, thậm chí trở thành mạch hở. Khi quan sát điện trở hỏng dưới kính hiển vi, có thể thấy vật liệu kết tinh màu đen xuất hiện trên mép của điện cực điện trở. Phân tích sâu hơn về thành phần cho thấy vật liệu đen là tinh thể bạc sulfua. Hóa ra là điện trở đã bị ăn mòn bởi lưu huỳnh từ không khí.
(3) Hấp phụ và giải hấp khí
Màng điện trở của điện trở màng trên ranh giới hạt, hoặc các hạt dẫn điện và phần chất kết dính, có thể luôn hấp phụ một lượng rất nhỏ khí. Chúng tạo thành lớp trung gian giữa các hạt tinh thể và cản trở sự tiếp xúc giữa các hạt dẫn điện, do đó rõ ràng là ảnh hưởng đến điện trở.
Điện trở màng tổng hợp được thực hiện dưới áp suất bình thường. Khi làm việc trong chân không hoặc áp suất thấp, phần khử hấp thụ được gắn với khí, giúp cải thiện sự tiếp xúc giữa các hạt dẫn điện và giảm giá trị điện trở. Tương tự, khi các điện trở màng cacbon có thể phân hủy nhiệt được chế tạo trong chân không làm việc trực tiếp trong điều kiện môi trường bình thường, chúng sẽ hấp thụ một số khí do sự tăng áp suất không khí, làm tăng giá trị điện trở. Nếu bán thành phẩm chưa phân hủy được đặt trước dưới áp suất bình thường trong một thời gian thích hợp, thì độ ổn định điện trở của điện trở thành phẩm sẽ được cải thiện.
Nhiệt độ và áp suất không khí là các yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp khí. Đối với hấp phụ vật lý, làm lạnh có thể làm tăng khả năng hấp phụ cân bằng, còn đun nóng thì ngược lại. Khi sự hấp phụ và giải hấp khí xảy ra trên bề mặt của điện trở. Do đó, ảnh hưởng đến điện trở phim càng đáng kể. Sự thay đổi điện trở có thể đạt 1% ~ 2%.
(4) Quá trình oxy hóa
Quá trình oxy hóa là một yếu tố lâu dài (khác với sự hấp phụ). Quá trình oxy hóa bắt đầu từ bề mặt của điện trở và dần dần ăn sâu vào bên trong. Ngoại trừ điện trở màng hợp kim và kim loại quý, điện trở của các vật liệu khác đều chịu tác dụng của oxy trong không khí. Kết quả của quá trình oxy hóa là sự gia tăng điện trở. Màng điện trở càng mỏng thì ảnh hưởng của quá trình oxy hóa càng rõ ràng.
Biện pháp cơ bản để ngăn chặn quá trình oxy hóa là niêm phong (kim loại, gốm, thủy tinh và các vật liệu vô cơ khác). Việc phủ hoặc làm bầu bằng vật liệu hữu cơ (nhựa, nhựa, v.v.) không thể ngăn hoàn toàn lớp bảo vệ khỏi thấm ẩm hoặc không khí. Mặc dù nó có thể trì hoãn quá trình oxy hóa hoặc hấp phụ khí, nó cũng sẽ mang lại một số ý tưởng mới liên quan đến lớp bảo vệ hữu cơ. Các yếu tố lão hóa.
(5) Ảnh hưởng của lớp bảo vệ hữu cơ
Trong quá trình hình thành lớp bảo vệ hữu cơ, các chất bay hơi trùng hợp ngưng tụ hoặc hơi dung môi được giải phóng. Quá trình xử lý nhiệt làm cho một phần các chất bay hơi khuếch tán vào điện trở, làm cho điện trở tăng lên. Mặc dù quá trình này có thể kéo dài từ 1 đến 2 năm nhưng thời gian ảnh hưởng đáng kể đến sức đề kháng là khoảng 2 đến 8 tháng. Để đảm bảo tính ổn định của sức đề kháng của thành phẩm, thích hợp hơn là để sản phẩm trong kho một thời gian trước khi xuất xưởng.
(6) Hư hỏng cơ học
Độ tin cậy của điện trở phụ thuộc phần lớn vào các đặc tính cơ học của điện trở. Thân điện trở, nắp chì và dây dẫn phải có đủ độ bền cơ học. Các khiếm khuyết trong ma trận, hỏng nắp chì hoặc đứt dây dẫn đều có thể dẫn đến hỏng điện trở.