Chế độ thất bại: Các hiện tượng thất bại khác nhau và biểu hiện của chúng.
Cơ chế thất bại: là quá trình vật lý, hóa học, nhiệt động lực học hoặc các quá trình khác dẫn đến thất bại.
1. Các chế độ thất bại chính và cơ chế thất bại của điện trở là:
1) Mạch mở: Cơ chế thất bại chính là màng điện trở bị đốt cháy hoặc rơi ra trong một khu vực rộng lớn, chất nền bị phá vỡ, và nắp chì và cơ thể điện trở rơi ra.
2) Sức đề kháng trôi dạt vượt quá đặc điểm kỹ thuật: màng kháng bị lỗi hoặc xuống cấp, ma trận có các ion natri di động và lớp phủ bảo vệ kém.
3) Vỡ chì: khiếm khuyết trong quá trình hàn của cơ thể điện trở, ô nhiễm các khớp hàn và tổn thương căng thẳng cơ học cho các chì.
4) Ngắn mạch: di chuyển của bạc, corona xả.
2. Chế độ thất bại trên bảng tỷ lệ thất bại hoàn toàn
3. Phân tích cơ chế thất bại
Cơ chế thất bại của điện trở là nhiều mặt. Các quá trình vật lý và hóa học khác nhau xảy ra trong điều kiện làm việc hoặc điều kiện môi trường là những lý do cho sự lão hóa của điện trở.
(1) Thay đổi cấu trúc của vật liệu dẫn điện
Lớp màng dẫn điện của điện trở màng mỏng thường thu được bằng cách lắng đọng hơi, và có cấu trúc vô định hình ở một mức độ nhất định. Từ 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 màng dẫn điện có xu hướng kết tinh ở một tốc độ nhất định, nghĩa là cấu trúc bên trong của vật liệu dẫn điện có xu hướng bị biến dạng, thường có thể làm giảm giá trị điện trở. Tốc độ kết tinh tăng lên với nhiệt độ ngày càng tăng.
Dây điện trở hoặc màng điện trở sẽ bị căng thẳng cơ học trong quá trình chuẩn bị, điều này sẽ làm biến dạng cấu trúc bên trong của nó. Đường kính dây càng nhỏ hoặc lớp màng càng mỏng, sự căng thẳng sẽ càng đáng kể. Nói chung, căng thẳng bên trong có thể được loại bỏ bằng cách xử lý nhiệt, và căng thẳng bên trong còn lại có thể dần dần được loại bỏ trong quá trình sử dụng lâu dài, và giá trị điện trở của điện trở có thể thay đổi tương ứng.
Cả quá trình kết tinh và quá trình giảm căng thẳng bên trong đều chậm lại theo thời gian, nhưng không có khả năng chấm dứt trong suốt cuộc đời của điện trở. Hai quá trình này có thể được coi là tiến hành với tốc độ xấp xỉ không đổi trong quá trình hoạt động của điện trở. Sự thay đổi kháng cự liên quan đến chúng chiếm khoảng một phần nghìn sức đề kháng ban đầu.
Lão hóa nhiệt độ cao của tải điện: Trong mọi trường hợp, tải điện sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa của điện trở và ảnh hưởng của tải điện đối với việc tăng tốc độ lão hóa của điện trở có ý nghĩa hơn so với việc tăng nhiệt độ. Lý do là nhiệt độ của phần tiếp xúc của cơ thể điện trở và nắp chì là Sự gia tăng vượt quá mức tăng nhiệt độ trung bình của cơ thể điện trở. Thông thường, tuổi thọ được rút ngắn một nửa cho mỗi 10 ° C tăng nhiệt độ. Nếu quá tải làm cho nhiệt độ tăng của điện trở vượt quá tải trọng định mức 50 ° C, tuổi thọ của điện trở chỉ bằng 1/32 tuổi thọ trong điều kiện bình thường. Sự ổn định làm việc của điện trở trong khoảng thời gian 10 năm có thể được đánh giá thông qua một bài kiểm tra cuộc sống tăng tốc dưới bốn tháng.
Điện phân tải DC: Dưới tác động của tải DC, điện phân gây ra sự lão hóa của điện trở. Điện phân xảy ra trong tế bào điện trở có rãnh, và các ion kim loại kiềm có trong ma trận điện trở được thay thế trong điện trường giữa các tế bào để tạo ra một dòng ion. Quá trình điện phân nghiêm trọng hơn khi có độ ẩm. Nếu màng điện trở là màng carbon hoặc màng kim loại, nó chủ yếu là quá trình oxy hóa điện phân; nếu màng điện trở là màng oxit kim loại, nó chủ yếu là giảm điện phân. Đối với điện trở màng mỏng điện trở cao, kết quả của điện phân có thể làm tăng giá trị điện trở và tổn thương phim có thể xảy ra dọc theo một bên của xoắn ốc rãnh. Thử nghiệm tải DC trong môi trường nóng flash có thể đánh giá toàn diện hiệu suất chống oxy hóa hoặc chống giảm của vật liệu cơ sở điện trở và lớp màng, cũng như hiệu suất chống ẩm của lớp bảo vệ.
(2), lưu hóa
Sau khi một loạt các dụng cụ thực địa đã được sử dụng trong một nhà máy hóa chất trong một năm, các dụng cụ đã thất bại lần lượt. Sau khi phân tích, người ta thấy rằng giá trị điện trở của điện trở chip phim dày được sử dụng trong thiết bị đã trở nên lớn hơn và thậm chí trở thành một mạch mở. Khi điện trở thất bại được quan sát dưới kính hiển vi, người ta phát hiện ra rằng một chất tinh thể màu đen xuất hiện trên mép điện cực điện trở. Phân tích sâu hơn về thành phần cho thấy chất màu đen là tinh thể sulfide bạc. Hóa ra điện trở đã bị ăn mòn bởi lưu huỳnh từ không khí.
(3) Hấp phụ khí và khử muối
Màng điện trở của điện trở phim luôn có thể hấp phụ một lượng khí rất nhỏ trên ranh giới hạt, hoặc các hạt dẫn điện và phần chất kết dính, tạo thành lớp trung gian giữa các hạt và cản trở sự tiếp xúc giữa các hạt dẫn điện. ảnh hưởng đáng kể đến giá trị kháng cự.
Điện trở phim tổng hợp được làm dưới áp lực bình thường. Khi làm việc trong chân không hoặc áp suất thấp, một phần của khí sẽ được khử muối, giúp cải thiện sự tiếp xúc giữa các hạt dẫn điện và giảm giá trị điện trở. Tương tự như vậy, khi điện trở màng carbon bị phân hủy nhiệt được làm trong chân không hoạt động trực tiếp trong điều kiện môi trường bình thường, một phần khí sẽ được hấp phụ do sự gia tăng áp suất không khí, điều này sẽ làm tăng giá trị điện trở. Nếu sản phẩm bán thành phẩm chưa khắc được đặt sẵn dưới áp lực bình thường trong một thời điểm thích hợp, độ ổn định điện trở của sản phẩm điện trở thành phẩm sẽ được cải thiện.
Nhiệt độ và áp suất không khí là những yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến hấp phụ khí và khử muối. Đối với hấp phụ vật lý, làm mát có thể làm tăng khả năng hấp phụ cân bằng và sưởi ấm có thể làm tăng lượng hấp phụ. Bởi vì hấp phụ khí và khử muối xảy ra trên bề mặt của cơ thể điện trở. Do đó, tác động đến điện trở phim là đáng kể hơn. Sự thay đổi điện trở có thể đạt tới 1%~ 2%.
(4), quá trình oxy hóa
Quá trình oxy hóa là một yếu tố lâu dài (khác với hấp phụ), và quá trình oxy hóa bắt đầu từ bề mặt của cơ thể điện trở và dần dần đi sâu vào bên trong. Ngoại trừ điện trở màng kim loại quý và hợp kim, điện trở của các vật liệu khác bị ảnh hưởng bởi oxy trong không khí. Kết quả của quá trình oxy hóa là sự gia tăng sức đề kháng. Lớp màng điện trở càng mỏng, tác dụng của quá trình oxy hóa càng rõ ràng.
Biện pháp cơ bản để ngăn chặn quá trình oxy hóa là niêm phong (vật liệu vô cơ như kim loại, gốm sứ, thủy tinh, v.v.). Việc sử dụng các vật liệu hữu cơ (nhựa, nhựa, v.v.) để phủ hoặc chậu không thể ngăn chặn hoàn toàn lớp bảo vệ thấm độ ẩm hoặc thoáng khí. Mặc dù nó có thể trì hoãn quá trình oxy hóa hoặc khí hấp phụ, nhưng nó cũng sẽ mang lại một số cải tiến mới liên quan đến lớp bảo vệ hữu cơ. yếu tố lão hóa.
(5), ảnh hưởng của lớp bảo vệ hữu cơ
Trong quá trình hình thành lớp bảo vệ hữu cơ, chất dễ bay hơi hoặc hơi dung môi của polycondensation được giải phóng. Quá trình xử lý nhiệt làm cho một phần của các chất dễ bay hơi khuếch tán vào cơ thể điện trở, làm cho giá trị sức đề kháng tăng lên. Mặc dù quá trình này có thể kéo dài từ 1 đến 2 năm, thời gian ảnh hưởng đáng kể đến giá trị kháng cự là khoảng 2 đến 8 tháng. Để đảm bảo sự ổn định của giá trị kháng của thành phẩm, việc để sản phẩm trong kho trong một khoảng thời gian trước khi rời khỏi nhà máy là phù hợp hơn.
(6), hư hỏng cơ học
Độ tin cậy của điện trở phụ thuộc phần lớn vào tính chất cơ học của điện trở. Thân điện trở, nắp chì và dây chì nên có đủ sức mạnh cơ học. Khiếm khuyết ở cơ sở, thiệt hại cho nắp chì hoặc vỡ chì có thể khiến điện trở bị hỏng.