電子元器材(含主被迫器材)在制作、運(yùn)送、倉(cāng)儲(chǔ)、應(yīng)用端出產(chǎn)、作業(yè)過(guò)程中都有可能呈現(xiàn)不良。為了找出真正原因,相關(guān)工程人員要對(duì)失效樣品進(jìn)行剖析
元器材的失效直承受濕度、溫度、電壓、機(jī)械等要素的影響。以下我們來(lái)逐個(gè)剖析導(dǎo)致元器材失效的要素有哪些:
溫度導(dǎo)致失效
環(huán)境溫度是導(dǎo)致元件失效的重要要素。構(gòu)成雙極型半導(dǎo)體器材的根本單元P-N結(jié)對(duì)溫度的改變很靈敏,當(dāng)P-N結(jié)反向偏置時(shí),由少量載流子構(gòu)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(shí)的反向漏電流
ICQR――溫度TR℃時(shí)的反向漏電流
T-TR――溫度改變的絕對(duì)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(diǎn)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(dòng)態(tài)規(guī)模變小。
溫度與答應(yīng)功耗的聯(lián)系如下:
式中:
PCM―――最大答應(yīng)功耗
TjM―――最高答應(yīng)結(jié)溫
T―――運(yùn)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(yīng)功耗下降。
因?yàn)镻-N結(jié)的正向壓降受溫度的影響較大,所以用P-N為根本單元構(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聯(lián)系。
當(dāng)溫度升高時(shí),P-N結(jié)的正向壓降減小,其開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)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,形成輸出電平偏移、波形失真、穩(wěn)態(tài)失調(diào),乃至熱擊穿。
溫度改變對(duì)電阻的影響
溫度改變對(duì)電阻的影響主要是溫度升高時(shí),電阻的熱噪聲添加,阻值違背標(biāo)稱值,答應(yīng)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(shí),答應(yīng)的耗散概率僅為標(biāo)稱值的20%。
但我們也能夠使用電阻的這一特性,比方,有經(jīng)過(guò)特別規(guī)劃的一類電阻: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。
關(guān)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。使用這一特性,可將其用在電路板的過(guò)流維護(hù)電路中,當(dāng)因?yàn)槟撤N毛病形成經(jīng)過(guò)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(jīng)過(guò)它的電流,到達(dá)對(duì)電路的維護(hù)。而毛病掃除后,經(jīng)過(guò)它的電流減小,PTC的溫度康復(fù)正常,一起,其電阻值也康復(fù)到其正常值。關(guān)于NTC,它的特點(diǎn)是其電阻值隨溫度的升高而減小。
溫度改變對(duì)電容的影響
溫度改變將引起電容的到介質(zhì)損耗改變,然后影響其運(yùn)用壽數(shù)。溫度每升高10℃時(shí),電容器的壽數(shù)就下降50%,一起還引起阻容時(shí)間常數(shù)改變,乃至發(fā)作因介質(zhì)損耗過(guò)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(dǎo)致失效
濕度過(guò)高,當(dāng)含有酸堿性的塵埃落到電路板上時(shí),將腐蝕元器材的焊點(diǎn)與接線處,形成焊點(diǎn)掉落,接頭開(kāi)裂。此外濕度過(guò)高也是引起漏電耦合的主要原因。但濕度過(guò)低又容易發(fā)作靜電,所以環(huán)境的濕度應(yīng)控制在合理的水平。
過(guò)高電壓導(dǎo)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(guò)高的電壓會(huì)添加元器材的熱損耗,乃至形成電擊穿。關(guān)于電容器而言,其失功率正比于電容電壓的5次冪。關(guān)于集成電路而言,超越其最大答應(yīng)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(yīng)值,器材存在失效危險(xiǎn)。自動(dòng)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(yīng)上限。晶體管元件都有耐壓值,超越耐壓值會(huì)對(duì)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(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。
振蕩、沖擊影響
機(jī)械振蕩與沖擊會(huì)使一些內(nèi)部有缺點(diǎn)的元件加快失效,形成災(zāi)難性毛病,機(jī)械振蕩還會(huì)使焊點(diǎn)、壓線點(diǎn)發(fā)作松動(dòng),導(dǎo)致接觸不良;若振蕩導(dǎo)致導(dǎo)線不應(yīng)有的碰連,會(huì)發(fā)作一些意想不到的結(jié)果。可能引起的毛病形式及失效剖析:
電氣過(guò)應(yīng)力(Electrical OverStress,EOS)是一種常見(jiàn)的危害電子器材的方法,是元器材常見(jiàn)的損壞原因,其表現(xiàn)方法是過(guò)壓或許過(guò)流發(fā)作很多的熱能,使元器材內(nèi)部溫度過(guò)高而損壞元器材(我們常說(shuō)的燒壞),是由電氣系統(tǒng)中的脈沖導(dǎo)致的一種常見(jiàn)的危害電子器材的方法。