電阻的中心議題:
- 常用電阻的好壞檢測(cè)
- 常見電阻失效的分析
- 電阻失效經(jīng)典案例分析
相關(guān)性閱讀:
【CLASS 1】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻基礎(chǔ)知識(shí)大搜羅
http://hiighwire.com/art/artinfo/id/80010906?page=1
【CLASS 2】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻檢測(cè)與失效分析
http://hiighwire.com/art/artinfo/id/80011025
【CLASS 3】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的基本選型原則及案例分析
http://hiighwire.com/art/artinfo/id/80011142
【CLASS 4】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的應(yīng)用(1)
http://hiighwire.com/art/artinfo/id/80011295
【CLASS 5】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的應(yīng)用(2)
http://hiighwire.com/art/artinfo/id/80011670
在制造業(yè)中,按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谘b配系統(tǒng)的時(shí)候往往會(huì)遇到零部件損壞了,或者失效了,從而降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。電阻雖小,但是作用不容忽視,如何判斷一個(gè)電阻有沒(méi)有存在問(wèn)題,在電路設(shè)計(jì)中至關(guān)重要,往往會(huì)關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本講將從電阻的檢測(cè)和失效分析談起,下一講將在此基礎(chǔ)上對(duì)電阻的選型進(jìn)行探討,與廣大工程師朋友分享相關(guān)的技術(shù)和知識(shí)。
8大標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)電阻好還是壞
在實(shí)際的電子制造或者是電子設(shè)備的維修中,往往需要對(duì)電路中的各種元器件進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在封裝形式和材質(zhì)的組合下,電阻呈現(xiàn)出多樣性,如何在成千上萬(wàn)的電阻中發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題的電阻?下面將講解常用電阻的檢測(cè)方法,用以區(qū)別電阻的好壞。
1. 固定電阻器的檢測(cè)
A、將兩表筆(不分正負(fù))分別與電阻的兩端引腳相接即可測(cè)出電阻值。為了提高測(cè)量精度,應(yīng)根據(jù)被測(cè)電阻標(biāo)稱值的大小來(lái)選擇量程。由于歐姆擋刻度的非線性關(guān)系,它的中間一段分度較為精細(xì),因此應(yīng)使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范圍內(nèi),以使測(cè)量更準(zhǔn)確。根據(jù)電阻誤差等級(jí)不同。讀數(shù)與標(biāo)稱阻值 分別允許有±5%、±10%或±20%的誤差。如不相符,超出誤差范圍,則說(shuō)明該電阻值變值了。
B、注意:測(cè)試時(shí),特別是在測(cè)幾十kΩ以上阻值的電阻時(shí),手不要觸及表筆和電阻的導(dǎo)電部分;被檢測(cè)的電阻從電路中焊下來(lái),至少要焊開一個(gè)頭,以免電路中的其他元件對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響,造成測(cè)量誤差;色環(huán)電阻的阻值雖然能以色環(huán)標(biāo)志來(lái)確定,但在使用時(shí)最好還是用萬(wàn)用表測(cè)試一下其實(shí)際阻值。
2. 水泥電阻的檢測(cè)
檢測(cè)水泥電阻的方法及注意事項(xiàng)與檢測(cè)普通固定電阻完全相同。
3. 熔斷電阻器的檢測(cè)
在電路中,當(dāng)熔斷電阻器熔斷開路后,可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出判斷:若發(fā)現(xiàn)熔斷電阻器表面發(fā)黑或燒焦,可斷定是其負(fù)荷過(guò)重,通過(guò)它的電流超過(guò)額定值很多倍所致;如果其表面無(wú)任何痕跡而開路,則表明流過(guò)的電流剛好等于或稍大于其額定熔斷值。表面無(wú)任何痕跡的熔斷電阻器好壞的判斷,可借助萬(wàn)用表R×1擋來(lái)測(cè)量,為保證測(cè)量準(zhǔn)確,應(yīng)將熔斷電阻器一端從電路上焊下。若測(cè)得的阻值為無(wú)窮大,則說(shuō)明此熔斷電阻器已失效開路,若測(cè)得的阻值與標(biāo)稱值相差甚遠(yuǎn),表明電阻變值,也不宜再使用。在維修實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),也有少數(shù)熔斷電阻器在電路中被擊穿短路的現(xiàn)象,檢測(cè)時(shí)也應(yīng)予以注意。
4. 電位器的檢測(cè)
檢查電位器時(shí),首先要轉(zhuǎn)動(dòng)旋柄,看看旋柄轉(zhuǎn)動(dòng)是否平滑,開關(guān)是否靈活,開關(guān)通、斷時(shí)“喀噠”聲是否清脆,并聽一聽電位器內(nèi)部接觸點(diǎn)和電阻體摩擦的聲音,如有“沙沙”聲,說(shuō)明質(zhì)量不好。用萬(wàn)用表測(cè)試時(shí),先根據(jù)被測(cè)電位器阻值的大小,選擇好萬(wàn)用表的合適電阻擋位,然后可按下述方法進(jìn)行檢測(cè)。
A、用萬(wàn)用表的歐姆擋測(cè)“1”、“2”兩端,其讀數(shù)應(yīng)為電位器的標(biāo)稱阻值,如萬(wàn)用表的指針不動(dòng)或阻值相差很多,則表明該電位器已損壞。
B、檢測(cè)電位器的活動(dòng)臂與電阻片的接觸是否良好。用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)“1”、“2”(或“2”、“3”)兩端,將電位器的轉(zhuǎn)軸按逆時(shí)針?lè)较蛐两咏?ldquo;關(guān)”的位置,這時(shí)電阻值越小越好。再順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)軸柄,電阻值應(yīng)逐漸增大,表頭中的指針應(yīng)平穩(wěn)移動(dòng)。當(dāng)軸柄旋至極端位置“3”時(shí),阻值應(yīng)接近電位器的標(biāo)稱值。如萬(wàn)用表的指針在電位器的軸柄轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有跳動(dòng)現(xiàn)象,說(shuō)明活動(dòng)觸點(diǎn)有接觸不良的故障。
5. 正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)的檢測(cè)
檢測(cè)時(shí),用萬(wàn)用表R×1擋,具體可分兩步操作:
A、常溫檢測(cè)(室內(nèi)溫度接近25℃):將兩表筆接觸PTC熱敏電阻的兩引腳測(cè)出其實(shí)際阻值,并與標(biāo)稱阻值相對(duì)比,二者相差在±2Ω內(nèi)即為正常。 8ttt8阻值若與標(biāo)稱阻值相差過(guò)大,則說(shuō)明其性能不良或已損壞。
B、加溫檢測(cè):在常溫測(cè)試正常的基礎(chǔ)上, 進(jìn)行第二步測(cè)試—加溫檢測(cè),將一熱源(例如電烙鐵)靠近PTC熱敏電阻對(duì)其加熱,同時(shí)用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)其電阻值是否隨溫度的升高而增大,如是,說(shuō)明熱敏電阻正常,若阻值無(wú)變化,說(shuō)明其性能變劣,不能繼續(xù)使用。注意不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過(guò)近或直接接觸熱敏電阻,以防止將其燙壞。
6. 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)的檢測(cè)
(1) 測(cè)量標(biāo)稱電阻值Rt用萬(wàn)用表測(cè)量NTC熱敏電阻的方法與測(cè)量普通固定電阻的方法相同,即根據(jù)NTC熱敏電阻的標(biāo)稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測(cè)出Rt的實(shí)際值。但因NTC熱敏電阻對(duì)溫度很敏感,故測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
A、Rt是生產(chǎn)廠家在環(huán)境溫度為25℃時(shí)所測(cè)得的,所以用萬(wàn)用表測(cè)量Rt時(shí),亦應(yīng)在環(huán)境溫度接近25℃ 時(shí)進(jìn)行,以保證測(cè)試的可信度。
B、測(cè)量功率不得超過(guò)規(guī)定值,以免電流熱效應(yīng)引起測(cè)量誤差。
C、注意正確操作。測(cè)試時(shí),不要用手捏住熱敏電阻體,以防止人體溫度對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。
(2) 估測(cè)溫度系數(shù)αt先在室溫t1下測(cè)得電阻值Rt1,再用電烙鐵作熱源,靠近熱敏電阻Rt,測(cè)出電阻值RT2,同時(shí)用溫度計(jì)測(cè)出此時(shí)熱敏電阻RT表面的平均溫度t2再進(jìn)行計(jì)算。
[page]
7. 壓敏電阻的檢測(cè)
用萬(wàn)用表的R×1k擋測(cè)量壓敏電阻兩引腳 的正、反向絕緣電阻,均為無(wú)窮大,否則,說(shuō)明漏電流大。若所測(cè)電阻很小,說(shuō)明壓敏電阻已損壞,不能使用。
8. 光敏電阻的檢測(cè)
A、用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住,此時(shí)萬(wàn)用表的指針基本保持不動(dòng),阻值接近無(wú)窮大。此值越大說(shuō)明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零,說(shuō)明光敏電阻已燒穿損壞,不能再繼續(xù)使用。
B、將一光源對(duì)準(zhǔn)光敏電阻的透光窗口,此時(shí)萬(wàn)用表的指針應(yīng)有較大幅度的擺動(dòng),阻值明顯減小。此值越小說(shuō)明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無(wú)窮大,表明光敏電阻內(nèi)部開路損壞,也不能再繼續(xù)使用。
C、將光敏電阻透光窗口對(duì)準(zhǔn)入射光線,用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動(dòng),使其間斷受光,此時(shí)萬(wàn)用表指針應(yīng)隨黑紙片的晃動(dòng)而左右擺動(dòng)。如果萬(wàn)用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動(dòng)而擺動(dòng),說(shuō)明光敏電阻的光敏材料已經(jīng)損壞。
電阻的失效,是開路還是對(duì)焊?
電子系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了檢測(cè),但是實(shí)際出廠的時(shí)候卻不能使用,或者在出廠時(shí)是正常的,在用戶使用的過(guò)程中也是正常的,可是有一天你發(fā)現(xiàn)正常的系統(tǒng)變的不穩(wěn)定,或者已經(jīng)不能工作了。這又是什么原因?或許這一切都是因?yàn)橄到y(tǒng)中的一個(gè)不起眼的角色在發(fā)生“動(dòng)亂”——電阻失效了!失效的電阻阻值發(fā)生變化,甚至出現(xiàn)了開路現(xiàn)象,為什么會(huì)這樣呢?下面對(duì)3種常見的電阻失效機(jī)理進(jìn)行分析探討。
1、開路失效分析
A、電阻斷裂開路
電阻斷裂開路多發(fā)生在片式厚膜電阻器上,究其原因,是因?yàn)殡姌O的銀層斷裂而引起的。其斷裂是由于焊接時(shí),在Pb-Sn焊料邊緣的面電極Ag大量熔于焊料中,形成邊緣的Ag層空洞,在長(zhǎng)期工作過(guò)程Ag的遷移和腐蝕造成空洞的擴(kuò)大甚至斷開而導(dǎo)致電子開路。
B、電解腐蝕開路
電解腐蝕開路多發(fā)生在氧化膜電阻器上,其失效原因是電阻器鎳鉻膜在水汽和直流電場(chǎng)作用下,發(fā)生電解腐蝕開路,包封料中有少量的K+、Cl-加速了電解腐蝕的發(fā)生。
其失效的過(guò)程是這樣形成的:電阻器在潮濕環(huán)境工作時(shí),水份透過(guò)包封材料吸附在導(dǎo)電膜或刻槽表面,在直流電場(chǎng)作用下會(huì)在導(dǎo)電膜有缺陷的地方首先產(chǎn)生電解腐蝕。在電場(chǎng)作用下,水會(huì)發(fā)生電解成氫和氫氧根離子,氫氧根負(fù)離子在電場(chǎng)作用下趨向電阻器施加電壓的正極(或高電位),分別與導(dǎo)電膜中的鉻和鎳產(chǎn)生反應(yīng),生成三氧化二鉻和氧化鎳,沉積在電阻器施加電壓正極端附近的刻槽表面導(dǎo)致導(dǎo)電膜的電解腐蝕。隨著導(dǎo)電膜中的部分鎳和鉻被氧化,使得該部分電阻繼續(xù)增大,溫度升高,電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步加劇,直至將該部分腐蝕斷裂,最后導(dǎo)致電阻器開路。電阻器陶瓷基體或者包封材料中如果含有K+、Cl-,均極易溶于水中,會(huì)降低水膜的電阻率,使電解腐蝕加劇。
開路失效經(jīng)典案例:
有一批現(xiàn)場(chǎng)儀表在某化工廠使用一年后,儀表紛紛出現(xiàn)故障。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)儀表中使用的厚膜貼片電阻阻值變大,甚至變成開路了。把失效的電阻放到顯微鏡下觀察,可以發(fā)現(xiàn)電阻電極邊緣出現(xiàn)了黑色結(jié)晶物質(zhì),進(jìn)一步分析成分發(fā)現(xiàn),黑色物質(zhì)是硫化銀晶體。原來(lái)電阻被來(lái)自空氣中的硫給腐蝕了!
據(jù)研究人員分析,電阻失效是由于電阻表面的二次保護(hù)層和焊接端頭不是嚴(yán)絲合縫,導(dǎo)致面電極部分暴露在空氣中。因此當(dāng)空氣中含有大量硫化氣體時(shí),銀被硫化物反應(yīng)成硫化銀。由于硫化銀不導(dǎo)電,所以隨著電阻被硫化,電阻值逐漸增大,直至最終成為開路。
更加詳細(xì)的內(nèi)容可以瀏覽:
http://hiighwire.com/club/space.php?uid=107184&do=blog&id=13579
2、電阻對(duì)焊失效分析
定義:電阻對(duì)焊是將兩工件端面始終壓緊,利用電阻熱將工件母材加熱至塑性狀態(tài),然后迅速施加頂鍛壓力(或不加頂鍛壓力只保持焊接壓力)完成焊接的方法,電阻對(duì)焊時(shí)的接觸電阻取決于接觸面的表面狀態(tài)、溫度及壓力,對(duì)其進(jìn)行分析可從裂紋斷面外觀形貌、斷面金相組織、零件硬度測(cè)試、材料化學(xué)成分、焊接工藝參數(shù)這五個(gè)方面著手分析。
電阻對(duì)焊失效經(jīng)典案例:
某公司生產(chǎn)的某汽車零件材質(zhì)為70鋼絲,直徑為4.0mm,通過(guò)全自動(dòng)電阻對(duì)焊機(jī)對(duì)焊成環(huán)形,對(duì)焊工藝流程:線材彎曲-切斷-對(duì)焊-回火-修磨焊縫-敲擊試驗(yàn)-漲緊試驗(yàn)-浸油。焊接修磨后發(fā)現(xiàn)部分零件存在肉眼可見的細(xì)小裂紋,于是對(duì)部件進(jìn)行試驗(yàn)、分析,發(fā)現(xiàn)引起本次電阻失效的主要原因是零件的焊縫區(qū)出現(xiàn)了裂紋。以下是電阻對(duì)焊失效分析的發(fā)現(xiàn)過(guò)程:
1、 裂紋斷面外觀形貌
將產(chǎn)生裂紋的零件從裂紋處扳斷,用體視鏡觀察裂紋斷面形貌,斷面有一部分出現(xiàn)銹蝕,從顏色上看不出退火后應(yīng)有的顏色,初步推斷是焊接不完全,且斷面較粗糙晶粒粗大。
2、 斷面金相組織
將零件切割制樣后用金相顯微鏡觀察斷面處金相組織,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有殘留氧化物及貝氏體狀組織。
3、 零件硬度測(cè)試
取有裂紋產(chǎn)品及無(wú)裂紋產(chǎn)品各1件分別進(jìn)行硬度測(cè)試,以確認(rèn)有裂紋產(chǎn)品的硬度是否異常。
4、 材料化學(xué)成分
對(duì)有無(wú)裂紋產(chǎn)品的化學(xué)成分用光譜分析儀進(jìn)行檢測(cè),確認(rèn)化學(xué)成分是否有異常。
5、 焊接工藝參數(shù)分析
對(duì)焊接時(shí)的部分工藝參數(shù)進(jìn)行了分析。
測(cè)試結(jié)果及其失效分析:
宏觀形貌觀察:零件焊接區(qū)域內(nèi)的毛刺都很小,且外圈側(cè)幾乎沒(méi)有毛刺,則可初步判定焊接時(shí)接觸面不平整,焊接時(shí)加熱不均勻,擠出壓力小而導(dǎo)致無(wú)法充分將雜質(zhì)及氧化物擠出。
微觀形貌觀察:從金相組織分析看,內(nèi)部殘留氧化物未被完全擠出,可能是因?yàn)殡姌O夾持力小,且接觸面不平整,無(wú)法充分將電極或鋼絲上殘留的污垢及雜質(zhì)擠出,從而產(chǎn)生裂紋。組織中存在貝氏體組織,可能是由于退火溫度不足導(dǎo)致金相組織在相變過(guò)程中出現(xiàn)異常。
詳細(xì)的內(nèi)容可以瀏覽:http://hiighwire.com/bbs/viewthread.php?tid=119408&extra=page%3D1&frombbs=1
第三講預(yù)告:
第三講將在電阻檢測(cè)、失效分析之后,進(jìn)行選型討論,并通過(guò)選型實(shí)例鞏固加深對(duì)知識(shí)的理解,幫助工程師快速設(shè)計(jì)產(chǎn)品。