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导致元器件失效的因素有哪些?

导读: 元件的失效直接受湿度、温度、电压、机械等因素的影响。

元件的失效直接受湿度、温度、电压、机械等因素的影响。

1、温度导致失效:

环境温度是导致元件失效的重要因素

温度变化对半导体器件的影响:构成双极型半导体器件的基本单元P-N结对温度的变化很敏感,当P-N结反向偏置时,由少数载流子形成的反向漏电流受温度的变化影响,其关系为:

导致元器件失效的因素有哪些?

式中:ICQ―――温度T0C时的反向漏电流

ICQR――温度TR℃时的反向漏电流

T-TR――温度变化的绝对值

由上式可以看出,温度每升高10℃,ICQ将增加一倍。这将造成晶体管放大器的工作点发生漂移、晶体管电流放大系数发生变化、特性曲线发生变化,动态范围变小。

温度与允许功耗的关系如下:

式中:PCM―――最大允许功耗

TjM―――最高允许结温

T――――使用环境温度

RT―――热阻

由上式可以看出,温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。

由于P-N结的正向压降受温度的影响较大,所以用P-N为基本单元构成的双极型半导体逻辑元件(TTL、HTL等集成电路)的电压传输特性和抗干扰度也与温度有密切的关系。当温度升高时,P-N结的正向压降减小,其开门和关门电平都将减小,这就使得元件的低电平抗干扰电压容限随温度的升高而变小;高电平抗干扰电压容限随温度的升高而增大,造成输出电平偏移、波形失真、稳态失调,甚至热击穿。

导致元器件失效的因素有哪些?

温度变化对电阻的影响

温度变化对电阻的影响主要是温度升高时,电阻的热噪声增加,阻值偏离标称值,允许耗散概率下降等。比如,RXT系列的碳膜电阻在温度升高到100℃时,允许的耗散概率仅为标称值的20%。

但我们也可以利用电阻的这一特性,比如,有经过特殊设计的一类电阻:PTC(正温度系数热敏电阻)和NTC(负温度系数热敏电阻),它们的阻值受温度的影响很大。

对于PTC,当其温度升高到某一阈值时,其电阻值会急剧增大。利用这一特性,可将其用在电路板的过流保护电路中,当由于某种故障造成通过它的电流增加到其阈值电流后,PTC的温度急剧升高,同时,其电阻值变大,限制通过它的电流,达到对电路的保护。而故障排除后,通过它的电流减小,PTC的温度恢复正常,同时,其电阻值也恢复到其正常值。

对于NTC,它的特点是其电阻值随温度的升高而减小。

温度变化对电容的影响

温度变化将引起电容的到介质损耗变化,从而影响其使用寿命。温度每升高10℃时,电容器的寿命就降低50%,同时还引起阻容时间常数变化,甚至发生因介质损耗过大而热击穿的情况。

此外,温度升高也将使电感线圈、变压器、扼流圈等的绝缘性能下降。

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