Mode d’échec: divers phénomènes de défaillance et leurs manifestations.
Mécanisme de défaillance: C’est le processus physique, chimique, thermodynamique ou autre qui conduit à la défaillance.
1. Les principaux modes de défaillance et mécanismes de défaillance des résistances sont
1) Circuit ouvert: Le principal mécanisme de défaillance est que le film résistif est brûlé ou tombe dans une grande surface, le substrat est cassé et le capuchon de plomb et le corps de la résistance tombent.
2) La dérive de résistance est au-delà des spécifications: le film résistif est défectueux ou dégradé, le substrat a des ions sodium mobiles et le revêtement protecteur n’est pas bon.
3) Rupture de plomb: défaut du processus de soudage du corps de la résistance, pollution des articulations de soudure, dommages de contrainte mécanique au plomb.
4) Court-circuit : migration de l’argent, décharge corona.
2. Tableau de la proportion de modes de défaillance dans le nombre total de défaillances
3. Analyse du mécanisme de défaillance
Le mécanisme de défaillance des résistances est multiforme, et divers processus physiques et chimiques qui se produisent dans des conditions de travail ou environnementales sont les causes du vieillissement de la résistance.
(1) Changements structurels des matériaux conducteurs
La couche de film conducteur de la résistance à film mince est généralement obtenue par dépôt en phase vapeur, et il existe une structure amorphe dans une certaine mesure. D’un point de vue thermodynamique, les structures amorphes ont tendance à se cristalliser. Dans des conditions de travail ou environnementales, la structure amorphe de la couche de film conducteur a tendance à se cristalliser à une certaine vitesse, c’est-à-dire que la structure interne du matériau conducteur a tendance à être dense, ce qui peut souvent entraîner une diminution de la valeur de résistance. Le taux de cristallisation augmente avec l’augmentation de la température.
Le fil de résistance ou le film de résistance sera soumis à des contraintes mécaniques pendant le processus de préparation et sa structure interne sera déformée. Plus le diamètre du fil est petit ou plus le film est mince, plus l’effet de contrainte est important. Généralement, le traitement thermique peut être utilisé pour éliminer le stress interne. La contrainte interne résiduelle peut être progressivement éliminée lors d’une utilisation à long terme, et la résistance de la résistance peut changer en conséquence.
Le processus de cristallisation et le processus d’élimination des contraintes internes ralentissent avec le temps, mais il est impossible de se terminer pendant l’utilisation de la résistance. On peut considérer que ces deux processus se déroulent à une vitesse à peu près constante pendant la période de travail de la résistance. Le changement de résistance qui leur est lié représente environ quelques millièmes de la valeur de résistance d’origine.
Vieillissement à haute température de la charge électrique: Dans tous les cas, la charge électrique accélérera le processus de vieillissement des résistances, et l’effet de la charge électrique sur l’accélération du vieillissement des résistances est plus important que celui de l’augmentation de la température. La raison en est la température de la partie contact du corps de la résistance et du capuchon de plomb. La montée dépasse l’élévation de température moyenne de la résistance. En général, la durée de vie est raccourcie de moitié pour chaque augmentation de température de 10 °C. Si la surcharge fait que l’élévation de température de la résistance dépasse la charge nominale de 50 °C, la durée de vie de la résistance n’est que de 1/32 de la durée de vie dans des conditions normales. Il peut passer le test de durée de vie accélérée de moins de quatre mois pour évaluer la stabilité de fonctionnement de la résistance pendant 10 ans.
Charge-électrolyse CC: sous charge CC, l’électrolyse fait vieillir la résistance. L’électrolyse se produit dans la rainure de la résistance rainurée, et les ions de métal alcalin contenus dans la matrice de résistance sont déplacés dans le champ électrique entre les rainures pour générer du courant ionique. Lorsque de l’humidité est présente, le processus d’électrolyse devient plus sévère. Si le film résistif est un film de carbone ou un film métallique, il s’agit principalement d’oxydation électrolytique ; si le film résistif est un film d’oxyde métallique, il s’agit principalement d’une réduction électrolytique. Pour les résistances à couche mince à haute résistance, l’effet de l’électrolyse peut augmenter la résistance et des dommages au film peuvent survenir le long du côté de la spirale de rainure. La réalisation d’un test de charge CC dans un environnement de bouffée de chaleur peut évaluer de manière complète la résistance à l’oxydation ou à la réduction du matériau de base et du film de résistance, ainsi que la résistance à l’humidité de la couche protectrice.
(2), vulcanisation
Après qu’un lot d’instruments de terrain a été utilisé dans une usine chimique pendant un an, les instruments ont échoué l’un après l’autre. Après analyse, il est constaté que la valeur de résistance de la résistance à puce à film épais utilisée dans le compteur est devenue plus grande et devient même un circuit ouvert. Lorsque la résistance défaillante est observée au microscope, on peut constater qu’un matériau cristallin noir apparaît sur le bord de l’électrode de résistance. Une analyse plus approfondie de la composition révèle que le matériau noir est des cristaux de sulfure d’argent. Il s’est avéré que la résistance était corrodée par le soufre de l’air.
(3) Adsorption et désorption des gaz
Le film résistif des résistances de film sur la limite du grain, ou les particules conductrices et la partie liante, peut toujours adsorber une très petite quantité de gaz. Ils forment la couche intermédiaire entre les grains cristallins et entravent le contact entre les particules conductrices, affectant ainsi évidemment la résistance.
La résistance à film synthétique est fabriquée sous pression normale. Lorsque vous travaillez sous vide ou à basse pression, la pièce désorbée est fixée au gaz, ce qui améliore le contact entre les particules conductrices et réduit la valeur de résistance. De même, lorsque les résistances à film de carbone décomposables thermiquement fabriquées sous vide fonctionnent directement dans des conditions environnementales normales, elles absorbent une partie du gaz en raison de l’augmentation de la pression de l’air, ce qui augmente la valeur de résistance. Si le produit semi-fini non gravé est préréglé sous pression normale pendant un temps approprié, la stabilité de résistance de la résistance finie sera améliorée.
La température et la pression de l’air sont les principaux facteurs environnementaux qui affectent l’adsorption et la désorption des gaz. Pour l’adsorption physique, le refroidissement peut augmenter la capacité d’adsorption à l’équilibre, tandis que le chauffage est le contraire. Comme l’adsorption et la désorption de gaz se produisent à la surface de la résistance. Par conséquent, l’impact sur les résistances de film est plus important. Le changement de résistance peut atteindre 1% ~ 2%.
(4) Oxydation
L’oxydation est un facteur à long terme (différent de l’adsorption). Le processus d’oxydation commence à partir de la surface de la résistance et s’approfondit progressivement à l’intérieur. À l’exception des résistances à film en métal précieux et en alliage, les résistances d’autres matériaux sont toutes affectées par l’oxygène dans l’air. Le résultat de l’oxydation est une augmentation de la résistance. Plus le film résistif est mince, plus l’effet de l’oxydation est évident.
La mesure fondamentale pour prévenir l’oxydation est de sceller (métal, céramique, verre et autres matériaux inorganiques). Le revêtement ou le rempotage avec des matières organiques (plastiques, résines, etc.) ne peut pas complètement empêcher la couche protectrice d’imprégner l’humidité ou l’air. Bien qu’il puisse retarder l’oxydation ou adsorber le gaz, il apportera également de nouvelles idées liées à la couche protectrice organique. Facteurs de vieillissement.
(5) L’influence de la couche protectrice organique
Lors de la formation de la couche protectrice organique, des volatils de polymérisation par condensation ou des vapeurs de solvant sont libérés. Le processus de traitement thermique provoque la diffusion d’une partie des volatils dans la résistance, provoquant l’élévation de la résistance. Bien que ce processus puisse durer de 1 à 2 ans, le temps nécessaire pour affecter de manière significative la résistance est d’environ 2 à 8 mois. Afin d’assurer la stabilité de la résistance du produit fini, il est plus approprié de laisser le produit dans l’entrepôt pendant un certain temps avant de quitter l’usine.
(6) Dommages mécaniques
La fiabilité de la résistance dépend en grande partie des propriétés mécaniques de la résistance. Les corps de résistance, les bouchons de plomb et les fils de plomb doivent tous avoir une résistance mécanique suffisante. Les défauts de la matrice, les dommages au bouchon de plomb ou les ruptures de plomb peuvent tous entraîner une défaillance de la résistance.