一.电阻器的主要失效模式与机理
电阻器作为电子电路中最基础的元件之一，其可靠性直接影响整个系统的稳定性。失效模式指电阻器失效时表现出的具体现象，如开路、阻值漂移等；失效机理则是导致这些现象发生的物理或化学过程。以下是电阻器常见的失效模式和机理分析。
1.开路
开路是电阻器最常见的失效模式，表现为电流无法通过。线绕电阻中90%的失效由开路引起，非线绕电阻中占比49%。
失效机理：
电阻膜烧毁或脱落：过载或瞬间高压导致电阻膜局部过热，烧毁或大面积脱落。
基体断裂：机械应力或热冲击使陶瓷或玻璃基体断裂。
引线帽脱落：焊接不良或材料老化导致引线帽与电阻体分离。
2.阻值漂移超规范
阻值漂移指电阻值偏离标称范围，非线绕电阻中占比22%。
失效机理：
电阻膜缺陷：制造过程中膜层不均匀或存在杂质，导致局部导电性变化。
钠离子迁移：基体中的可动钠离子在电场作用下移动，改变电阻特性。
保护涂层失效：涂层破损或老化后，环境湿气或污染物侵入。
3.引线断裂
引线断裂多由机械损伤引起，线绕电阻中占比7%，非线绕电阻中17%。
失效机理：
焊接缺陷：虚焊、焊点污染或热应力导致连接脆弱。
机械应力：安装时弯折过度或振动环境导致疲劳断裂。
4.短路
短路现象较少见，通常由材料迁移或放电引起。
失效机理：
银迁移：电极中的银离子在潮湿环境下沿表面迁移，形成导电通路。
电晕放电：高压下局部放电烧毁绝缘层，导致电极间短路。
二.失效模式比例分析
1.线绕电阻
开路：90%
阻值漂移：2%
引线断裂：7%
其他：1%
2.非线绕电阻
开路：49%
阻值漂移：22%
引线断裂：17%
其他：7%
线绕电阻因结构简单，开路占主导；非线绕电阻因材料复杂，失效模式更分散。
三.失效机理的深层原因
1.导电材料结构变化
结晶化趋势：薄膜电阻的无定型结构会逐渐结晶化，导致阻值下降。
内应力释放：制造过程中的机械应力随时间释放，可能引起阻值微小变化。
电负荷加速老化：过载使局部温升过高，寿命显著缩短。例如，温升超过额定值50℃时，寿命仅为正常的1/32。
2.硫化腐蚀
化工环境中，硫与电阻电极的银反应生成硫化银，导致阻值增大甚至开路。显微镜下可见黑色硫化银晶体。
3.气体吸附与解吸
真空环境：真空中导电颗粒间的气体解吸，阻值下降。
常压环境：吸附气体增加接触电阻，阻值上升。
影响程度：膜式电阻可达1%~2%。
4.氧化
表面氧化：长时间暴露在空气中，电阻体表面氧化层增厚，阻值增大。
防护措施：陶瓷或金属密封可有效阻止氧化，有机涂层仅能延缓。
5.有机保护层影响
涂覆树脂或塑料时，挥发物可能扩散到电阻体内，导致阻值短期上升。建议库存老化1~2年再使用。
6.机械损伤
基体缺陷：微裂纹在振动或热循环中扩展。
引线疲劳：反复弯折或冲击导致断裂。
四.实际案例分析
案例1：化工仪表失效
某化工厂仪表使用一年后频繁故障，检测发现厚膜电阻阻值异常。分析确认硫化物腐蚀电极，通过更换抗硫化电阻解决问题。
案例2：高阻值漂移
某设备在潮湿环境中阻值漂移超差，原因是保护涂层密封性不足，改用玻璃密封电阻后失效率降低。
五.预防与改进措施
设计阶段
根据工作环境选择电阻类型（如抗硫化、高密封性）。
预留足够的功率余量，避免过载。
制造工艺
优化烧结和涂层工艺，减少内应力。
采用惰性气体保护焊接，防止引线污染。
测试与筛选
通过高温老化试验（如85℃/1000小时）剔除早期失效品。
直流负荷试验模拟长期工作条件。
应用维护
避免机械振动或冲击。
定期检测阻值，尤其在高湿或腐蚀性环境中。
六.总结
电阻器失效是多重因素作用的结果，理解失效模式与机理有助于针对性改进。线绕电阻重点关注开路风险，非线绕电阻需兼顾阻值稳定性和机械强度。通过材料优化、工艺控制及环境适配，可显著提升电阻器可靠性。
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「brave and determined」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_43260261/article/details/149775209
|
