نمط الفشل: ظواهر الفشل المختلفة ومظاهرها.
آلية الفشل: هي العملية الفيزيائية أو الكيميائية أو الديناميكية الحرارية أو غيرها من العمليات التي تؤدي إلى الفشل.
1. طرق الفشل الرئيسية وآليات فشل المقاومات هي
1) الدائرة المفتوحة: آلية الفشل الرئيسية هي أن الفيلم المقاوم يحترق أو يسقط في مساحة كبيرة ، والركيزة مكسورة ، وسقوط غطاء الرصاص وجسم المقاوم.
2) انجراف المقاومة يتجاوز المواصفات: الفيلم المقاوم معيب أو متدهور ، الركيزة بها أيونات صوديوم متحركة ، والطلاء الواقي ليس جيدًا.
3) كسر الرصاص: عيب في عملية اللحام لجسم المقاوم ، تلوث مفصل اللحام ، تلف إجهاد ميكانيكي بالرصاص.
4) ماس كهربائى: هجرة الفضة ، تفريغ الاكليل.
2. جدول نسبة أنماط الفشل في إجمالي حالات الفشل
3. تحليل آلية الفشل
آلية فشل المقاومات متعددة الأوجه ، والعمليات الفيزيائية والكيميائية المختلفة التي تحدث في ظل ظروف العمل أو الظروف البيئية هي أسباب شيخوخة المقاوم.
(1) التغييرات الهيكلية للمواد الموصلة
يتم الحصول على الطبقة الموصلة للفيلم الرقيق عمومًا عن طريق ترسيب البخار ، وهناك بنية غير متبلورة إلى حد معين. من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ، تميل الهياكل غير المتبلورة إلى التبلور. في ظل ظروف العمل أو الظروف البيئية ، يميل الهيكل غير المتبلور في طبقة الفيلم الموصلة إلى التبلور بسرعة معينة ، أي أن الهيكل الداخلي للمادة الموصلة يميل إلى أن يكون كثيفًا ، مما قد يؤدي غالبًا إلى انخفاض في قيمة المقاومة. يزداد معدل التبلور مع زيادة درجة الحرارة.
سيتعرض سلك المقاومة أو فيلم المقاومة لضغط ميكانيكي أثناء عملية التحضير ، وسيتم تشويه هيكله الداخلي. كلما كان قطر السلك أصغر أو كان الفيلم أرق ، زادت أهمية تأثير الضغط. بشكل عام ، يمكن استخدام المعالجة الحرارية للتخلص من الإجهاد الداخلي. يمكن التخلص من الإجهاد الداخلي المتبقي تدريجيًا أثناء الاستخدام طويل الأمد ، وقد تتغير مقاومة المقاوم وفقًا لذلك.
تتباطأ كل من عملية التبلور وعملية إزالة الضغط الداخلي بمرور الوقت ، ولكن من المستحيل إنهاء عملية التبلور أثناء استخدام المقاوم. يمكن اعتبار أن هاتين العمليتين تتقدمان بسرعة ثابتة تقريبًا خلال فترة عمل المقاوم. يمثل تغيير المقاومة المتعلق بها حوالي بضعة آلاف من قيمة المقاومة الأصلية.
تقادم درجات الحرارة العالية للحمل الكهربائي: على أي حال ، فإن الحمل الكهربائي سيسرع من عملية شيخوخة المقاومات ، وتأثير الحمل الكهربائي على تسريع تقادم المقاومات أكثر أهمية من زيادة درجة الحرارة. والسبب هو درجة حرارة الجزء الملامس لجسم المقاوم وغطاء الرصاص. الارتفاع يتجاوز متوسط ارتفاع درجة حرارة المقاوم. بشكل عام ، يتم تقصير العمر الافتراضي بمقدار النصف لكل 10 زيادة في درجة الحرارة. إذا تسبب الحمل الزائد في تجاوز ارتفاع درجة حرارة المقاوم للحمل المقدر بمقدار 50 درجة مئوية ، فإن عمر المقاوم يكون 1/32 فقط من الحياة في الظروف العادية. يمكن أن يجتاز اختبار الحياة المعجل لأقل من أربعة أشهر لتقييم استقرار عمل المقاوم خلال 10 سنوات.
التحليل الكهربائي للحمل DC: تحت الحمل المستمر ، يؤدي التحليل الكهربائي إلى تقادم عمر المقاوم. يحدث التحليل الكهربائي في أخدود المقاوم المحزز ، ويتم إزاحة أيونات الفلزات القلوية الموجودة في مصفوفة المقاوم في المجال الكهربائي بين الأخاديد لتوليد تيار أيوني. عند وجود الرطوبة ، تصبح عملية التحليل الكهربائي أكثر حدة. إذا كان الفيلم المقاوم عبارة عن فيلم كربون أو فيلم معدني ، فهو في الأساس أكسدة إلكتروليتية ؛ إذا كان الفيلم المقاوم عبارة عن فيلم أكسيد معدني ، فإنه يتم بشكل أساسي تقليل التحليل الكهربائي. بالنسبة لمقاومات الأغشية الرقيقة عالية المقاومة ، يمكن أن يؤدي تأثير التحليل الكهربائي إلى زيادة المقاومة ، وقد يحدث تلف الفيلم على طول جانب الأخدود الحلزوني. يمكن أن يؤدي إجراء اختبار حمل التيار المستمر في بيئة الوميض الساخن إلى تقييم شامل لمقاومة الأكسدة أو تقليل المواد والفيلم الأساسي المقاوم ، فضلاً عن مقاومة الرطوبة للطبقة الواقية.
(2) الفلكنة
بعد استخدام مجموعة من الأدوات الميدانية في مصنع كيميائي لمدة عام واحد ، فشلت الأدوات واحدة تلو الأخرى. بعد التحليل ، وجد أن قيمة المقاومة لمقاومة الرقاقة السميكة المستخدمة في العداد أصبحت أكبر ، بل وأصبحت دائرة مفتوحة. عندما يتم ملاحظة المقاوم الفاشل تحت المجهر ، يمكن العثور على مادة بلورية سوداء تظهر على حافة قطب المقاوم. يكشف التحليل الإضافي للتكوين أن المادة السوداء عبارة عن بلورات كبريتيد الفضة. اتضح أن المقاومة تأكلت بسبب الكبريت من الهواء.
(3) امتصاص الغاز وامتصاصه
قد يمتص الفيلم المقاوم لمقاومات الفيلم على حدود الحبوب ، أو الجسيمات الموصلة وجزء الرابط ، دائمًا كمية صغيرة جدًا من الغاز. إنها تشكل الطبقة المتوسطة بين الحبيبات البلورية وتعيق الاتصال بين الجسيمات الموصلة ، وبالتالي تؤثر بشكل واضح على المقاومة.
يتم تصنيع المقاوم الغشائي الاصطناعي تحت الضغط العادي. عند العمل في الفراغ أو الضغط المنخفض ، يتم توصيل الجزء الماص بالغاز ، مما يحسن الاتصال بين الجسيمات الموصلة ويقلل من قيمة المقاومة. وبالمثل ، عندما تعمل مقاومات غشاء الكربون القابلة للتحلل حرارياً المصنوعة في الفراغ مباشرة في ظل الظروف البيئية العادية ، فإنها تمتص بعض الغاز بسبب زيادة ضغط الهواء ، مما يزيد من قيمة المقاومة. إذا تم ضبط المنتج شبه النهائي غير المحفور مسبقًا تحت ضغط عادي لفترة مناسبة ، فسيتم تحسين استقرار المقاومة للمقاوم النهائي.
تعتبر درجة الحرارة وضغط الهواء من العوامل البيئية الرئيسية التي تؤثر على امتصاص الغاز وامتصاصه. بالنسبة للامتصاص الفيزيائي ، يمكن للتبريد أن يزيد من قدرة امتصاص التوازن ، بينما التسخين هو عكس ذلك. حيث يحدث امتزاز وامتصاص الغاز على سطح المقاوم. لذلك ، فإن التأثير على مقاومات الفيلم يكون أكثر أهمية. يمكن أن يصل تغيير المقاومة إلى 1٪ ~ 2٪.
(4) الأكسدة
الأكسدة عامل طويل الأمد (يختلف عن الامتزاز). تبدأ عملية الأكسدة من سطح المقاوم وتتعمق تدريجيًا في الداخل. باستثناء مقاومات المعادن الثمينة والأغشية السبائكية ، فإن مقاومات المواد الأخرى تتأثر جميعها بالأكسجين الموجود في الهواء. نتيجة الأكسدة هي زيادة المقاومة. كلما كان الفيلم أرق ، كان تأثير الأكسدة أكثر وضوحًا.
التدبير الأساسي لمنع الأكسدة هو الختم (المعدن والسيراميك والزجاج وغيرها من المواد غير العضوية). الطلاء أو القدر بالمواد العضوية (البلاستيك ، الراتنجات ، إلخ) لا يمنع تمامًا الطبقة الواقية من اختراق الرطوبة أو الهواء. على الرغم من أنه يمكن أن يؤخر الأكسدة أو يمتص الغاز ، إلا أنه سيقدم أيضًا بعض الأفكار الجديدة المتعلقة بطبقة الحماية العضوية. عوامل الشيخوخة.
(5) تأثير الطبقة الواقية العضوية
أثناء تكوين الطبقة الواقية العضوية ، يتم إطلاق متطايرات بلمرة التكثيف أو أبخرة المذيبات. تؤدي عملية المعالجة الحرارية إلى انتشار جزء من المواد المتطايرة في المقاوم ، مما يؤدي إلى ارتفاع المقاومة. على الرغم من أن هذه العملية يمكن أن تستمر لمدة سنة إلى سنتين ، إلا أن الوقت اللازم للتأثير بشكل كبير على المقاومة هو حوالي 2 إلى 8 أشهر من أجل ضمان استقرار مقاومة المنتج النهائي ، فمن الأنسب ترك المنتج في المستودع لفترة من الوقت قبل مغادرة المصنع.
(6) الضرر الميكانيكي
تعتمد موثوقية المقاومة إلى حد كبير على الخواص الميكانيكية للمقاوم. يجب أن تتمتع أجسام المقاومة وأغطية الرصاص وأسلاك الرصاص جميعها بقوة ميكانيكية كافية. يمكن أن تؤدي العيوب الموجودة في المصفوفة أو تلف غطاء الرصاص أو فواصل الرصاص إلى فشل المقاوم.