电阻器和电位器失效故障分析

失效机理即引起时效的物理及化学等内在原因。昨天通过投票想看些维修类的人居多既然说到维修,硬件工程师(这样说会不会逼格比较高)首先要弄懂的就是元器件故障原因。相比其他元器件,电容电阻在电路板中数量较多,所以先从这两者下手。

电阻器和电位器失效故障分析

电阻器原理图

先说说电阻器类的故障:

电阻器类元件包括两个部分:电阻元件及可变电阻元件。电阻叫法其实也有区别,固定的电阻称为电阻,而能够变动的电阻则是电位器。电阻元件在电路板中使用的数量巨大,并且是一种消耗功率的元件,所以电阻失效而导致故障的概率较大,约为15%

电阻器的失效模式和原因较多,通常分为两大类,即致命失效和参数漂移失效,其中致命失效占比接近9成,参数漂移则在1成。

电阻器和电位器失效故障分析

电阻器部分种类

电阻器电位器失效机理因类型不同而存在区别。非线形电阻器和电位器主要失效模式为开路、阻值漂移、引线机械损伤和接触损坏;线绕电阻器和电位器主要失效模式为开路、引线机械损伤和接触损坏。主要有以下四类:

(1)碳膜电阻器。引线断裂、基体缺陷、膜层均匀性差、膜层刻槽缺陷、膜材料与引线端接触不良、膜与基体污染等。

(2)金属膜电阻器。电阻膜不均匀、电阻膜破裂、引线不牢、电阻膜分解、银迁移、电阻膜氧化物还原、静电荷作用、引线断裂、电晕放电等。

(3)线绕电阻器。接触不良、电流腐蚀、引线不牢、线材绝缘不好、焊点熔解等。

(4)可变电阻器。接触不良、焊接不良、接触簧片破裂或引线脱落、杂质污染、环氧胶不好、轴倾斜等。

电阻容易产生变质和开路故障,电阻变质后往往是阻值变大的漂移。而损坏的电阻一般不进行维修,直接更换新的电阻,如果是线绕电阻将线烧断,则可以重新将线焊接。

电阻器和电位器失效故障分析

受潮后而氧化腐蚀电阻SEM照

电阻变质通常因散热不良、潮湿或产品缺陷等因素引起,如果遇到电阻烧坏,则多是电路故障引起,如短路、过载等。电阻烧坏常见有两种现象,一种是电流过大使电阻发热引起电阻烧坏,此时电阻表面可见焦糊状,很易发现。另一种情况是由于瞬间高压加到电阻上引起电阻开路或阻值变大,这种情况,电阻表面一般没有明显改变,该情况常见于高压电路。

可变电阻器或电位器主要有线绕和非线绕两种。它们共同的失效模式有:参数漂移、开路、短路、接触不良、动噪声大,机械损伤等。但是实际数据表明:实验室试验与现场使用之间主要的失效模式差异较大,实验室故障以参数漂移居多,而现场以接触不良、开路居多,所以一些实验数据并不能用来作为参考来判断电阻故障。

电阻器和电位器失效故障分析

电位器部分种类

电位器接触不良的故障,在现场使用中普遍存在,占电信设备9成以上,而在电视中占8成到9成,故接触不良对电位器是致命的薄弱环节,而接触不良因素通常由以下几点引起:

(1)接触压力太小、簧片应力松弛、滑动接点偏离轨道或导电层、机械装配不当,又或很大的机械负荷(如碰撞、跌落等)导致接触簧片变形等。

(2)导电层或接触轨道因氧化、污染,而在接触处形成各种不导电的膜层。

(3)导电层或电阻合金线磨损或烧毁,致使滑动点接触不良。

电位器开路失效主要是由局部过热或机械损伤造成的。例如,电位器的导电层或电阻合金线氧化、腐蚀、污染或者由于工艺不当(如绕线不均匀,导电膜层厚薄不均匀等)所引起的过负荷,产生局部过热,使电位器烧坏而开路;滑动触点表面不光滑,接触压力又过大,将使绕线严重磨损而断开,导致开路;电位器选择与使用不当,或电子设备的故障危及电位器,使其处于过负荷或在较大的负荷下工作。这些都将加速电位器的损伤。

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