經驗分享:元器件失效的元凶是什麼?
發布時間:2017-02-23 責任編輯:sherry
【導讀】zaishidangdegongzuotiaojianxia,daduoshudianziqijiandeyuqishoumingkedashushinian,shenzhigengchang,danyouxierenghuiguozaoshixiao。weishenmeweizaoshouyalideyuanqijianyoushihouhuiwuyuanwugudishixiao?zhegeshixiaodeyuanxiongdaodishishenme?
有時候器件是"壽終正寢",有時候是存在壓力但不明顯。
器件的"壽終正寢"是一種源於物理或化學變化的累積性衰退效應。大家都知道,電解電容和某些類型的薄膜電容"終有一死",原因是在微量雜質(氧氣等)hedianyalidegongtongzuoyongxia,qidianjiezhihuifashenghuaxuefanying。jichengdianlujiegouzunxunmoerdinglv,biandeyuelaiyuexiao,zhengchanggongzuowenduxiadechanzawuqianyidaozhiqijianzaishushinian(而非原來的數百年)內nei失shi效xiao的de風feng險xian在zai提ti高gao。另ling外wai,磁ci致zhi伸shen縮suo引yin發fa的de疲pi勞lao會hui使shi電dian感gan發fa生sheng機ji械xie疲pi勞lao,這zhe是shi一yi種zhong廣guang為wei人ren知zhi的de效xiao應ying。某mou些xie類lei型xing的de電dian阻zu材cai料liao會hui在zai空kong氣qi中zhong緩huan慢man氧yang化hua,當dang空kong氣qi變bian得de更geng為wei潮chao濕shi時shi,氧yang化hua速su度du會hui加jia快kuai。同tong樣yang,沒mei有you人ren會hui期qi望wang電dian池chi永yong遠yuan有you效xiao
因此,在選擇器件時,有必要了解其結構和可能的老化相關失效機製;即ji使shi在zai理li想xiang條tiao件jian下xia使shi用yong器qi件jian,這zhe些xie機ji製zhi也ye可ke能neng發fa生sheng影ying響xiang。本ben欄lan目mu不bu會hui詳xiang細xi討tao論lun失shi效xiao機ji製zhi,但dan多duo數shu聲sheng譽yu良liang好hao的de製zhi造zao商shang會hui關guan注zhu其qi產chan品pin的de老lao化hua現xian象xiang,對dui工gong作zuo壽shou命ming和he潛qian在zai失shi效xiao機ji製zhi通tong常chang都dou很hen熟shu悉xi。許xu多duo係xi統tong製zhi造zao商shang針zhen對dui其qi產chan品pin的de安an全quan工gong作zuo壽shou命ming及ji其qi限xian製zhi機ji製zhi提ti供gong了le相xiang關guan資zi料liao。
然(ran)而(er),在(zai)適(shi)當(dang)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia),大(da)多(duo)數(shu)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)預(yu)期(qi)壽(shou)命(ming)可(ke)達(da)數(shu)十(shi)年(nian),甚(shen)至(zhi)更(geng)長(chang),但(dan)有(you)些(xie)仍(reng)會(hui)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)。原(yuan)因(yin)常(chang)常(chang)是(shi)不(bu)被(bei)人(ren)注(zhu)意(yi)的(de)壓(ya)力(li)。
一個引用墨菲定律的有用說法是“物理定律不會僅僅因為你沒注意它而不起作用”。許多壓力機製被輕易地忽視。
任何設計海洋環境下使用的電子產品的人,都會考慮鹽霧和 濕度—這是理所應當的,因為它們太可怕了!其實,許多電子設備都可能遭遇不那麼可怕,但仍可能造成傷害的化學挑戰。人(和動物)的呼吸含有濕氣,而且略呈酸性。廚房和其他家居環境包含各類輕度腐蝕性煙霧,如漂白劑、消毒劑、各類烹飪煙霧、油和酒精等,所有這些煙霧的危害都不是很大,但我們不應想當然地認為,我們的電路會在受到完好保護的條件下"安度終生"。設計人員務必要考慮電路會遇到的環境挑戰,在經濟可行的情況下,應當通過設計來將任何潛在危害降至最小
靜電損害(ESD)是一種壓力機製,與此相關的警告是最常見的,但我們往往視而不見。PCB在生產時,工廠會采取充分措施來消除製造過程中的ESD,但交付後,許多PCB被用在對一般操作引起的ESD沒有足夠防護措施的係統中。做好充足的防護並不難,隻是會增加少許成本,因而常常遭到忽略。(可能是因為經濟不景氣)。在正常使用的最極端情況下評估係統電子器件需要何種ESD保護並考慮如何實現,應當成為所有設計的一部分。

lingyigeyinsushiguoya。henshaoyourenyaoqiubandaotihuodianrongjishizaoshouzhongdaguoyayewuyang,dandazhidianzuyudaoyuandayushujushoucesuoliejueduizuidazhidedianyashichangjianxianxiang。wentizaiyu:雖(sui)然(ran)其(qi)阻(zu)值(zhi)足(zu)夠(gou)高(gao),不(bu)會(hui)變(bian)熱(re),但(dan)內(nei)部(bu)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)微(wei)小(xiao)電(dian)弧(hu),導(dao)致(zhi)其(qi)緩(huan)慢(man)漂(piao)移(yi)而(er)偏(pian)離(li)規(gui)格(ge),最(zui)終(zhong)短(duan)路(lu)。大(da)的(de)繞(rao)線(xian)電(dian)阻(zu)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)數(shu)百(bai)伏(fu)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya),因(yin)此(ci),過(guo)去(qu)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)並(bing)不(bu)常(chang)見(jian),但(dan)如(ru)今(jin)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)小(xiao)型(xing)表(biao)貼(tie)電(dian)阻(zu),其(qi)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)可(ke)能(neng)低(di)於(yu)30 V,相當容易受過壓影響。
大電流也會造成問題。大家都很熟悉普通保險絲—tashiyiduandaoxian,ruyouguodadianliuliujingqizhong,tajiuhuibianrebingrongduan,congerfangzhidianyuanduanlujiqitaleisiwenti。danshi,ruozaifeichangxiaodedaotizhongyoujigaodedianliumidu,daotikenengbuhuibiandefeichangre,buguozuizhongrengkenengshixiao。yuanyinshisuoweidedianqianyi(有時也稱為離子遷移)。jidaodiandianziyukuosanjinshuyuanzizhijiandedongliangchuandidaozhidaotizhongdelizizhujianyundong,yinqiwuzhiyunshuxiaoying。zheshidexiedaidazhiliudianliudebodaotisuizheshijiantuiyierbiandeyuelaiyuebo,zuizhongshixiao。
但dan有you些xie部bu分fen會hui像xiang保bao險xian絲si一yi樣yang失shi效xiao,即ji熔rong斷duan,比bi如ru導dao線xian或huo半ban導dao體ti芯xin片pian上shang的de導dao電dian走zou線xian。大da電dian流liu造zao成cheng這zhe種zhong現xian象xiang的de一yi個ge常chang見jian原yuan因yin是shi電dian容rong充chong電dian電dian流liu太tai大da。考kao慮lv一yi個geESR為1 Ω的1 μF電容,如果將它連接在110 V、60 Hz交流電源上,則有大約41 mA的交流電流流經其中。但如果在電壓處於最大值(110√2 = 155.6 V)時連接到交流電源,則隻有ESR會限流,峰值電流將達到155.6 A,盡管其持續時間不到1 μs,也(ye)足(zu)以(yi)損(sun)壞(huai)許(xu)多(duo)小(xiao)信(xin)號(hao)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。重(zhong)複(fu)發(fa)生(sheng)浪(lang)湧(yong)可(ke)能(neng)會(hui)損(sun)壞(huai)電(dian)容(rong)本(ben)身(shen),尤(you)其(qi)是(shi)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)。在(zai)用(yong)於(yu)給(gei)小(xiao)型(xing)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)充(chong)電(dian)的(de)廉(lian)價(jia)低(di)壓(ya)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)("壁式電源適配器")中zhong,這zhe是shi特te別bie常chang見jian的de失shi效xiao機ji製zhi。如ru果guo在zai一yi個ge交jiao流liu周zhou期qi的de錯cuo誤wu時shi間jian插cha入ru,整zheng流liu器qi和he電dian容rong就jiu會hui攜xie帶dai非fei常chang大da的de浪lang湧yong電dian流liu,這zhe種zhong情qing況kuang若ruo多duo次ci發fa生sheng,最zui終zhong可ke能neng會hui損sun壞huai器qi件jian。用yong一yi個ge小xiao電dian阻zu與yu整zheng流liu器qi串chuan聯lian,可ke以yi限xian製zhi此ci浪lang湧yong電dian流liu,使shi問wen題ti最zui小xiao化hua。
如果我們很幸運,ESD或過壓/guoliushijianhuilijisunhuaiqijian,zheyanghenrongyizhidaowentisuozai。dangengchangjiandeqingkuangshi,yaliyinqidesunhaidaozhiqijianshixiao,erzuikaishiyinfaguzhangdeyalizaoyixiaoshi。yaozhenduancileishixiaodeyuanyinshifeichangkunnande,shenzhishibukenengde。
wulunshejishenmedianlu,douyoubiyaokaolvsuoyongqijiandegongzuoshoumingheshixiaojizhi,yijizairongxudezuijiduanshiyongtiaojianxia,shifouyourenheqianzaiwentihuoyaliyuanhuidaozhiqijianshousun。renhecileiwentidouyingdangkaolv,bingjinkenengzaizuizhongshejizhongyuyizuixiaohua。
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