Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Лекция



Привет, Вы узнаете о том , что такое внешних факторов на надежность, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое внешних факторов на надежность, деградация полупроводников, оловянная чума, оловянные усы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры.

Влияние внешних факторов на надежность

Действие тепла и холода на электронную аппаратуру.

  • Тепловое воздействие на электронные компоненты
  • Тепловое воздействие на Интегральные схемы
  • Тепловое воздействие на Конденсаторы
  • Тепловое воздействие на Резисторы
  • Тепловое воздействие на Печатные платы и подложки
  • Тепловое воздействие на Паяные соединения

Действие влаги на электронную аппаратуру.

  • Прямое воздействие высокой влажности на электронную аппаратуру
  • Неявные последствия от воздействия высокой влажности на электронную аппаратуру
  • Влияние низкой влажности на электронную аппаратуру

Воздействие разлиных видов коррозии на электронные компоненты

  • Механизм взаимодействия Электрохимической коррозии
  • Классификация видов коррозии
  • Воздействие атмосферной коррозии на электронную аппаратуру.
  • Контактная коррозия.
  • Методы борьбы с коррозией

Другие воздействия

  • Действие биологической среды на электронные компоненты.
  • Влияние солнечной радиации на электрорадиоаппаратуру.
  • Влияние пыли и песка на электронную аппаратуру.
  • Действие механических нагрузок на электроннуые компоненты.
  • Воздействия радиации на электронные компоненты
  • Воздествие электростатики на электронные компоненты
  • Самопроизвольная кристаллизация металлов
  • Старение и износ материалов электронной аппаратуры.
  • Деградационные изменения параметров и характеристик полупроводниковых элементов
  • Классификация микросхем по сфере применения и условиям работы в различных средах
  • Классификация испытаний и испытания РЭСИ на этапах проектирования, изготовления и выпуска изделий

Влияние внешних факторов на надежность

Правильно дать анализ отказов и найти пути повышения надежности элементов и систем можно, зная факторы, влияющие на надежность, и причины появления отказов. По характеру воздействия эксплуатационные факторы делятся на объективные (воздействие внешней среды) и субъективные (воздействие обслуживающего персонала). Объективные факторы можно разделить на две группы: внешние и внутренние. К внешним факторам относятся воздействия, зависящие от внешней среды и условий применения устройств: температуры, влажности, атмосферной и контактной коррозии, биологической среды, солнечной радиации, пыли и песка, механических воздействий. К внутренним должны быть отнесены все изменения структуры материалов и параметров устройств, т. е. все процессы естественного старения и износа.
В качестве субъективных факторов следует назвать квалификацию обслуживающего персонала и организацию его технического обучения, уровень технологической дисциплины обслуживания устройств, организацию сбора и анализа сведений об отказах, порядок хранения и транспортировки аппаратуры.

Технические объекты в процессе эксплуатации испытывают различные вредные воздействия. Эти вредные воздействия можно разделить на субъективные и объективные

Субъективные воздействия происходят из-за неправильных действий людей. Любое, даже полностью автоматизированное устройство требует периодического осмотра и ремонта, т.е обязана подвергаться воздействию людей. При том возможны приводящие к отказам неправильные действия людей, обусловленные недостатком знания, опыта, невнимательностью, а также плохой организацией работы.

Наряду с отрицательными субъективными факторами могут действовать и положительные, например, изобретательство и рационализаторство.

Объективные действия можно разделить на две группы:

  1. общие воздействия, которым подвергаются все объекты данного типа;

  2. частные воздействия, которым могут подвергаться отдельные конкретные образцы.

Как общие, так и частные воздействия могут быть постоянными или переменными.

К объективным воздействиям относятся (рис. 1):

  1. специальные условия работы;

  2. климатические воздействия;

  3. биологические воздействия.

Специальные условия работы определяются назначением и типом технического объекта. Примеры специальных условий работы: тяжелый температурный режим, тяжелый ударно-вибрационный режим, агрессивная химическая среда, ядерная радиация и т.д.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Рис. 1. Распределение долей отказов по видам воздействующих факторов: а) при испытаниях; б) при эксплуатации

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводниковВлияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Надежность всех объектов сильно зависит от температурного режима их работы. Особенно вредно тяжелого температурного режима с ударами и вибрациями. Эти первые два вида условий работы являются основными факторами, определяющими более низкую, чем в других областях, надежность транспортируемых устройств.

Существенное влияние на надежность электронной аппаратуры оказывает ядерная радиация. Элементы этой аппаратуры могут неудовлетворительно работать в поле радиации либо из-за не посредственного влияния поля, либо вследствие изнашивания элемента в поле, либо вследствие обеих причин.

Повреждения, вызванные радиацией могут быть косвенными, т.е. радиация может создавать такие условия, при которых повреждения будут вызываться другими причинами. Например, конденсатор может повредиться при нагревании, если утечка усилилась вследствие ядерной реакции. Совместное действие многих факторов затрудняет изучение влияния ядерной реакции на надежность элементов электронной аппаратуры.

Вредное влияние климата может проявляться в основном за счет высокой или низкой температуры воздуха, повышенной влажности воздуха и различных примесей в нем.

Среди биологического фактора наибольшее значение имеет воздействие грибка (плесени), насекомых и грызунов.

Иногда резкое увеличение интенсивности отказов вызывает сочетание двух внешних воздействий, каждое из которых в отдельности оказывает относительно небольшое влияние на надежность технического объекта.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Рис. . Классификация внешних воздействующих факторов

Действие тепла и холода на электронную аппаратуру.

Надежность устройств в определенной степени зависит от действия тепла и холода. Температура элементов может изменяться под действием солнечных лучей, нагревания аппаратуры от близлежащих источников высокой температуры, от внутренних источников. Перепады температуры элементов происходят при суточном изменении температуры, переносе аппаратуры из нагретого помещения в среду с холодным воздухом и обратно и т. д. Колебания температуры окружающей среды в течение суток имеют большое значение для эксплуатации аппаратуры. Максимальная разность температур в течение суток в одном месте характеризуется следующими данными: тропический климат плюс 10 °С, умеренные области плюс 25 °С, пустыни плюс 40 °С. Максимальная температура в тени на территории России плюс 50 °С, а минимальная минус 50 °С.
При работе аппаратуры часть электрической энергии преобразуется в тепловую, поэтому температура отдельных элементов может быть значительно выше температуры окружающей среды. Наиболее сильно нагреваются баллоны электронных ламп, температура которых достигает плюс (150— 250) °С. Смазочный материал в кодовых трансмиттерах нагревается до температуры плюс 100 °С.
Различают три вида температурного воздействия: постоянное, периодическое и апериодическое.
Постоянное воздействие температуры характерно для аппаратуры, непрерывно работающей в помещении. Повреждение элементов в данном случае происходит из-за несоответствия допустимой рабочей температуры элемента тепловому воздействию. Кроме того, аппаратура может отказать из-за ускоренного старения элементов (монтажные провода, обмотки реле, смазочный материал и т. д.), обусловленного высокой рабочей температурой и отсутствием средств охлаждения.
Периодическое воздействие может быть обусловлено суточным изменением температуры, регулярным солнечным облучением и т. д. Особенно вредно сказываются переходы температуры через ноль при наличии влаги, что может в определенных условиях приводить к индевению контактов, примерзанию якорей реле, нарушению контакта в электроприводах и т. д.
Апериодическое воздействие вызывается единичным воздействием тепла или холода, например при выносе аппаратуры из теплого помещения на холод или наоборот.
Тепло и холод сильно влияют на свойства металлов в аппаратуре, что приводит к изменению посадочных и установочных зазоров, ослаблению креплений деталей и узлов, смещению деталей относительно друг друга, возникновению значительных напряжений, вызывающих деформацию деталей, изменению электрических и магнитных параметров (удельное сопротивление и магнитная проницаемость).
Параметры ряда элементов в значительной степени зависят от температуры. Так, в процессе эксплуатации емкость электролитических конденсаторов только под влиянием изменения температуры от минус 60 до плюс 100 °С может изменяться в широких пределах. В зависимости от температуры меняются диэлектрические потери конденсаторов, сопротивление изоляции и диэлектрическая прочность. Применяемые в аппаратуре СЦБ резисторы очень чувствительны к отклонению температуры, и их сопротивление может изменяться на 15-25 % в интервале от минус 60 до плюс 60 сС.
Из-за теплового расширения деталей и изменения электрических свойств материалов в зависимости от температуры меняются параметры катушек индуктивности, что влечет за собой уход резонансной частоты контура. В большей степени влиянию температуры подвержены полупроводниковые диоды и триоды. При изменении температуры окружающей среды от минус 50 до плюс 60 °С их параметры меняются на 10-25 %. Так, из-за изменения параметров полупроводниковых приборов кодовые устройства диспетчерской централизации могут отказывать в работе при температуре минус 40 °С.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Рис. Распределение температуры в трехмерной модели, полученной с использованием 6Sigma

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Нагрев элементов материнской платы компьютера

Тестирования работоспособности миникоьютера в широком диапазоне температур


Большинство компонентов на платах Raspberry Pi 3 Model B и Raspberry Pi 2 Model B имеют индустриальный температурный диапазон -40℃…+85℃. Представляет практический интерес провести испытания плат в более широком температурном диапазоне от -55℃ до +110℃ и оценить границы их работоспособности.

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. Одноплатные компьютеры Raspberry Pi помещались в камеру тепла-холода TCT-811. RPi 2 подключались к маршрутизатору LP-Link TL-WR720N по Ethernet, а RPi 3 — по Wi-Fi. Питание плат осуществлялось посредством USB адаптеров. Управление платами и сбор данных осуществлялись через SSH доступ с компьютера оператора.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников


Рисунок 1. Схема экспериментальной установки температурного тестирования

В качестве операционной системы использовалась Raspbian, как основная рекомендуемая и поддерживаемая производителем. Тестирование производительности осуществлялось при помощи утилиты SysBench — модульного, кроссплатформенного многопотокового приложения, позволяющего быстро оценить параметры системы для работы под высокой нагрузкой. Данные тестов записывались на внутреннюю память платы, а затем по запросу копировались на компьютер оператора. В качестве носителя данных была использована SD-карта памяти QUMO 32GB Class 10.

Для проведения испытания платы помещались в камеру и подключались согласно схеме на рис. 1. Затем задавался алгоритм изменения температура в камере. Камера программировалась на ступенчатое повышение температуры сначала от комнатной +23℃ до +110℃, затем на быстрое охлаждение до комнатной и дальнейшее ступенчатое понижение температуры до -50℃ (рис. 2). Всего реализовано 19 этапов измерений с шагом температуры между этапами в 10℃ (Таблица 1).

Номер этапа тестирования 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Температура в камере на этапе, ℃ +23 +30 +40 +50 +60 +70 +80 +90 +100 +110 +106 +27 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50


На каждом этапе тестирования в камере сначала устанавливалась соответствующая температура, затем платы выдерживались при этой температуре в выключенном состоянии около 6 минут. Далее платы практически одновременно включались, на каждой запускался тест Sysbench, и дополнительно проводилось измерение температуры процессора. После завершения тестов платы выключались и повторно выдерживались 1-2 минуты при той же температуре, прежде чем камера переходила к следующему этапу. Скорость изменения температуры между этапами составляла примерно 1℃/мин.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников


Рисунок 2. Изменение температуры в камере в течении испытаний

Каждый полный этап прохождения теста Sysbench состоял из последовательного запуска трех модулей: теста процессора, теста памяти и теста потоков. Результатом работы каждого модуля Sysbench было определение времени его выполнения в секундах. Опишем подробнее каждый из тестов.

Тест процессора (--test=cpu) Sysbench использует 64х-битные целые для расчета простых чисел до значения, заданного параметром --cpu-max-primes. Так же возможно задание нескольких потоков, но мы пользовались значением по умолчанию — одним потоком.

Тест памяти (--test=threads) выделяет буфер памяти и производит операции чтения или записи. Количество данных, прочитанных или записанных за одну операцию, определяется размером указателя 32 или 64 бит. Процесс повторяется, пока не будет обработан заданный объем (--memory-total-size). Возможно задать количество потоков (--num-threads), размер буфера (--memory-block-size) и тип операции (чтение или запись --memory-oper=[read | write]).

Тест потоков (--test=memory) проверяет работу процессора в условиях большого количества конкурирующих потоков. Тест заключается в создании нескольких потоков (--num-threads) и нескольких мутексов (--thread-locks). Далее каждый поток начинает генерировать запросы, которые блокируют мутекс, исполняют процессорные задачи (для симуляции реальной работы) и разблокируют мутекс. Для каждого запроса действия блокировки-исполнения-разблокировки выполняются несколько раз, количество которых задается параметром --thread-yields.

Сокращенный текст bash-скрипта запуска модулей Sysbench с соответствующими параметрами приведен ниже:

for count in {1..5}
do
sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=1150 run
sysbench --test=memory --memory-block-size=1M --memory-total-size=10G run
sysbench --num-threads=64 --test=threads --thread-yields=1000 --thread-locks=8 run
vcgencmd measure_temp
done


Значения температуры процессора в градусах Цельсия выводились с его встроенного датчика. Вывод показаний встроенного датчика температуры осуществлялись командой vcgencmd measure_temp.


Результаты тестов Sysbench приведены на рисунке 3. На каждом этапе тест Sysbench повторялся последовательно 5 раз, данные производительности усреднялись по результатам 5 тестов. Значения температуры процессора взяты максимальные из измеренных на каждом этапе.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников


Рисунок 3. Результаты тестов Sysbench на одноплатных компьютерах Raspberry Pi 3 и Raspberry Pi 2

На рисунке 3 видно, что картина производительности на всех трех тестах практически одинакова как для RPi 3, так и для RPi 2. В диапазоне температур от -35℃ до +50℃ плата RPi 3 работает примерно в 1,6 раза быстрее, чем RPi 2, что согласуется с результатами официальных тестов производительности . При достижении температурного порога процессора, заданного в файлах конфигурации, по умолчанию это +85℃, запускается механизм защиты процессора от перегрева за счет пропуска машинных тактов — дросселирование тактов или троттлинг .

Пропуск тактов (тротлинг) (проф. жарг. тро́тлинг, троттлинг от англ. throttling) — механизм пропуска части машинных тактов (циклов) в цифровой электронике с целью синхронизации работы различных компонентов (например, в интерфейсе SCSI) или их защиты, в том числе процессора, от термического повреждения при перегреве.

Механизм тротлинг

Чем выше тепловая нагрузка на процессор, тем больше тактов он пропускает, таким образом, не давая температуре подняться; однако, при этом снижается производительность. В большинстве центральных процессоров Intel защита этого типа срабатывает при приближении или достижении критической температуры кристалла, Tjunction до 100—105 °С. Критическая температура — это максимальная температура кристалла процессора, при которой он может работать. В спецификациях на ЦП Intel фигурирует другой параметр — Tcase (англ. case temperature «температура корпуса») — допустимая температура в интегрированном теплораспределителе (IHS) процессора. Данная температура имеет различное значение у различных моделей процессоров, в отличие от почти одинаковой Tjunction. Как правило, Tcase взаимосвязана с мощностью тепловыделения (TDP) и значением Tjunction (англ. junction «температура п/п перехода»), а также зависит от способа крепления IHS крышки к кристаллу ЦП (пластичная теплопроводящая прослойка или пайка припоем).

Температура замеряется несколькими термодатчиками, расположенными внутри кристалла в различных его точках по площади. Температура, необходимая для начала задействования механизма защиты при нагреве ядра процессора, — примерно 100 °С (Tjmax).



Компьютеры переставали запускаться при разных значениях температуры: RPi 3 при температурах выше +90℃, а RPi 2 — при температурах выше +106℃. При температурах ниже 0℃ изменения производительности у обеих плат не происходит. При температурах ниже -35℃ плата RPi 3 и температурах ниже -45℃ плата RPi 2 перестают запускаться. Как при высоких, так и при низких температурах платы возобновляли свою работоспособность после снятия нагрузки – и возвращения в рабочий диапазон температур.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников


Рисунок 4. Температура процессоров Raspberry Pi 3 и Raspberry Pi 2 при различной температуре окружающего воздуха в испытательной камере

Значения температуры в испытательной камере и соответствующие значения температур процессоров плат RPi 2 и RPi 3 приведены на рисунке 4. Поскольку процессор RPi 3 греется сильнее, чем процессор RPi 2, пороговая температура троттлинга +85℃ в нем достигается при +50℃ окружающей среды, в то время как RPi 2 запускает троттлинг при температуре +70℃. Поэтому в результатах тестов мы видим, что на температурах более +50℃ RPi 3 уступает RPi 2 по производительности. При этих температурах рекомендуется использовать охлаждение процессора .

В проведенных испытаниях платы RPi 3 запускались и работали в диапазоне температур от -35℃ до +90℃, а платы RPi 2 – от -45℃ до +106℃. Эти диапазоны близки к индустриальному диапазону температур применяемых электронных компонентов -40…+85℃.

Проведенное исследование не претендует на полноту и безусловность инженерных рекомендаций. На его результаты повлияли следующие условия и обстоятельства. Во-первых, проблемы вызвали SD-карты памяти, которые при работе часто давали сбои, для восстановления работоспособности карт их приходилось переформатировать и записывать образ системы повторно. Во-вторых, на сопоставимость результатов тестов RPi 2 и RPi 3 могли повлиять разные способы связи с платами: RPi 2 по Ethernet, а RPi 3 по Wi-Fi. В-третьих, параметры тестирования были выбраны таким образом, чтобы суммарное время испытаний укладывалось в период одного рабочего дня, поэтому мы не можем судить о сохранении работоспособности плат при более длительном воздействии температур. В-четвертых, испытания проводились не в сертифицированном центре и не в строгом соответствии с ГОСТ, хотя применяемая методика разработана на основе стандартов ГОСТ 28199-89 “Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание А: Холод” и ГОСТ 28200-89 “Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание В: Сухое тепло”.

Тепловое воздействие на электронные компоненты

Сложность печатных плат постоянно возрастает, а, следовательно, увеличивается риск отказов, вызванных особенностями теплового режима работы электронных устройств.

Тепловое воздействие на Интегральные схемы

Работа десятков миллионов транзисторов, образующих интегральные микросхемы (ИС), неразрывно связана с потерями мощности. Генерируемое при этом тепло разогревает кристалл и частично отводится через корпус микросхемы. Превышение максимальной температуры приводит к тому, что ИС начинает работать некорректно или даже полностью выходит из строя.

Для ограничения потерь мощности и уменьшения перегрева ИС разработчики снижают рабочее напряжение и сокращают площадь кристалла. Однако уменьшение размеров кристалла также означает, что плотность размещения транзисторов возрастает. Таким образом, хотя в целом кристалл оказывается не таким горячим, локальный разогрев активных зон может быть значительным. Для защиты от локальных перегревов необходима реализация эффективных методов охлаждения. Если отвод выделяемого тепла не выполняется и не контролируется должным образом, то это приводит к сокращению срока службы микросхемы и даже к выходу ее из строя.

После включения питания температура кристалла ИС поднимается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие с окружающей средой. Значение установившейся рабочей температуры влияет на величину наработки на отказ. На практике часто используют эмпирическое правило, согласно которому при каждом повышении температуры кристалла на 10 °C происходит удвоение частоты отказов для этого компонента. Таким образом, снижение температуры на 10…15 °C может удвоить срок службы устройства. Соответственно, разработчики должны учитывать значение рабочей температуры, а также запас надежности устройства.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Перегрев процессора

Тепловое воздействие на Конденсаторы

Среди дискретных пассивных компонентов конденсаторы оказываются наиболее чувствительными к повышению температуры. Отсутствие компактных и термостабильных конденсаторов большой емкости является одним из наиболее значительных препятствий при разработке высокотемпературных приложений.

Для традиционных керамических диэлектрических материалов существует явная связь между диэлектрической проницаемостью и температурной стабильностью. Емкость C0G или NP0 конденсаторов, изготовленных из материалов с низкой диэлектрической проницаемостью, остается практически постоянной при изменении температуры и мало меняется с течением времени. Конденсаторы, изготовленные из материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, например, X7R, отличаются большой емкостью при компактных габаритах. Однако величина емкости для них сильно зависит от температуры. Кроме того, токи утечки для X7R также возрастают при увеличении температуры, что затрудняет заряд конденсаторов.

К сожалению, существует не так много альтернативных вариантов. Например, стандартные лавсановые пленочные конденсаторы не могут использоваться при температурах выше 150 °C из-за возникновения механических разрушений и пробоя.

Некоторые полимерные материалы, в частности фторопласт, сохраняют механическую и электрическую стойкость при более высоких рабочих температурах. Они характеризуются минимальным изменением диэлектрической проницаемости и сопротивления изоляции даже после 1000 часов выдержки при 250 °C. Однако такие пленки имеют очень низкое значение диэлектрической проницаемости. Кроме того, изготовление тонких пленок затруднено. Все это значительно снижает удельную емкость полимерных пленочных конденсаторов.

В результате, при создании высокотемпературных приложений самым лучшим вариантом становится использование батарей термостабильных керамических конденсаторов. Кроме того, новые керамические диэлектрические материалы демонстрируют улучшенную температурную стабильность благодаря использованию микроструктурирования или особых материалов с примесями титаната бария. В настоящее время наиболее перспективным материалом является X8R, который имеет удельную емкость на уровне X7R, но характеризуется минимальным изменением емкости при повышении температуры вплоть до 150 °C.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Рис разрушение элетролитического конденсатора результате перегрева

Тепловое воздействие на Резисторы

При протекании тока неизбежно выделяется тепловая энергия, по этой причине саморазогрев резисторов является нормальным явлением. Влияние температуры на параметры резисторов зависит от конструкции и характеризуется температурным коэффициентом сопротивления.

Температурный коэффициент определяет зависимость сопротивления от температуры. Он может быть как положительным, так и отрицательным. Как правило, композиционные резисторы имеют отрицательный температурный коэффициент, а металлопленочные и проволочные резисторы характеризуются положительным температурным коэффициентом. Это означает, что сопротивление композиционных резисторов уменьшается при повешении температуры, а сопротивление металлопленочных наоборот увеличивается.

Низкое значение температурного коэффициента говорит о том, что сопротивление слабо зависит от температуры. Высококачественные резисторы имеют низкий или даже нулевой температурный коэффициент, что крайне важно для прецизионных и измерительных цепей.

Композиционные резисторы чаще других встречаются в электронных схемах. В них резистивный материал формуется в виде небольшого стержня или осаждается на изолированном сердечнике. Проволочные коаксиальные выводы подключаются с разных концов компонента. Снаружи резистор покрывается бакелитом для обеспечения изоляции. Номинал сопротивления обычно кодируется с помощью цветовой маркировки согласно EIA.

Стандартные номиналы сопротивлений лежат в диапазоне от долей Ома до нескольких МОм. Точное изготовление сопротивлений с небольшой погрешностью затруднено, впрочем, этого, как правило, не требуется. Обычно используются точность 5 и 10 процентов. Исходя из этих допусков, рассчитаны стандартные ряды номиналов, в которых сопротивления резисторов соседних номиналов не перекрываются даже при максимальной погрешности. Существуют также прецизионные резисторы для приложений, требующих чрезвычайно высокой точности. В них в качестве резистивного материала используется чистый углерод (с минимальным количеством примесей менее 1 %), который помещается в спиральную канавку на керамическом стержне.

Номинальная мощность выводных резисторов лежит в диапазоне от 1/4 Вт до 2 Вт. Чем выше мощность резистора, тем больше его габариты. Существует полезное правило по выбору мощности, согласно которому для обеспечения стабильной и надежной работы фактическая рассеиваемая мощность резистора не должна превышать 50 процентов от номинального значения. Не стоит забывать, что мощность рассеивается в виде тепла, а избыточное тепло приводит к уменьшению сопротивления из-за отрицательного температурного коэффициента композиционных резисторов.

Перегрев может привести к повреждению резистора. По этой причине следует проявлять осторожность при пайке. Кроме того, чрезмерное нагревание приводит к изменению цвета корпуса резистора и полос цветового кода.

Говоря о размерах, стоит отметить, что габариты прецизионных резисторов у разных производителей отличаются. Это часто вводит в заблуждение, поскольку размеры прецизионных резисторов обычно больше, чему у резисторов со стандартными допусками. Однако стоят они в несколько раз дороже.

Как было сказано выше, сопротивление проволочных резисторов увеличивается при нагреве. Это изменение достаточно мало. Тем не менее, следует проявлять осторожность и обеспечивать минимальный перегрев для получения стабильного сопротивления. Резисторы должны быть установлены в местах со свободной циркуляцией воздуха и иметь двукратный запас по мощности. Другими словами, если расчеты показывают, что рассеиваемая мощность составляет 5 Вт, то следует выбирать резистор с номинальной мощностью 10 Вт. Хотя это правило является более важным для композиционных резисторов, чувствительных к перегреву, его следует соблюдать и в случае с проволочными резисторами.

Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников

Разрушение резистора в рузультате его перегрева

Тепловое воздействие на Печатные платы и подложки

Печатные платы (ПП) и подложки (алюминиевые, керамические и др.) играют роль конструктивного основания, осуществляют отвод тепла и электрически связывают электронные компоненты. Однако при превышении некоторой предельной температуры они теряют работоспособность. Например, в печатных платах на основе стеклотекстолита пропитывающий компаунд переходит в текучее состояние при температуре стеклования, а сама плата деформируется из-за сильной неоднородности тепловых коэффициентов расширения по разным осям. Эти изменения приводят к отслаиванию медных

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры и компонентов - тепла,холода, влаги, радиации, деградация полупроводников
Часть 2 Действие влаги на электронную аппаратуру. - Влияние внешних факторов на
Часть 3 Воздействия радиации на электронные компоненты - Влияние внешних факторов на
Часть 4 Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря! - Влияние внешних факторов на надежность электронной аппаратуры

См.также

диагностика активных элементов , диагностика пассивных элементов , диагностика резисторов , диагностика диодов ,

Исследование, описанное в статье про внешних факторов на надежность, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое внешних факторов на надежность, деградация полупроводников, оловянная чума, оловянные усы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры

создано: 2020-04-17
обновлено: 2024-11-14
45



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей
avatar
26.4.2020 15:17

Подробнее о диагностике и поиске неисправностей
https://intellect.icu/testy-i-sovety-po-proverke-i-diagnostike-neispravnostej-radioelementov-diodov-tranzistorov-kondensatorov-termistorov-i-optopar-3260

avatar
26.4.2020 15:18

Здесь больше теории о диагностике https://intellect.icu/5-neispravnosti-aktivnykh-i-passivnykh-elektroradioelementov-rezistorov-diodov-tranzistorov-kondensatorov-i-mikroskhem-3304

avatar
1.5.2020 4:10

склейка линз была так называемым канадским бальзамом - смолой канадской пихты


Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры

Термины: Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры