電阻選型與應用知識係列大講台—電阻檢測與失效分析
發布時間:2011-05-19
電阻的中心議題:
- 常用電阻的好壞檢測
- 常見電阻失效的分析
- 電阻失效經典案例分析
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在zai製zhi造zao業ye中zhong,按an照zhao設she計ji圖tu紙zhi在zai裝zhuang配pei係xi統tong的de時shi候hou往wang往wang會hui遇yu到dao零ling部bu件jian損sun壞huai了le,或huo者zhe失shi效xiao了le,從cong而er降jiang低di了le係xi統tong的de生sheng產chan效xiao率lv。電dian阻zu雖sui小xiao,但dan是shi作zuo用yong不bu容rong忽hu視shi,如ru何he判pan斷duan一yi個ge電dian阻zu有you沒mei有you存cun在zai問wen題ti,在zai電dian路lu設she計ji中zhong至zhi關guan重zhong要yao,往wang往wang會hui關guan係xi到dao係xi統tong的de穩wen定ding性xing。本ben講jiang將jiang從cong電dian阻zu的de檢jian測ce和he失shi效xiao分fen析xi談tan起qi,下xia一yi講jiang將jiang在zai此ci基ji礎chu上shang對dui電dian阻zu的de選xuan型xing進jin行xing探tan討tao,與yu廣guang大da工gong程cheng師shi朋peng友you分fen享xiang相xiang關guan的de技ji術shu和he知zhi識shi。
8大標準,檢測電阻好還是壞
在(zai)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)子(zi)製(zhi)造(zao)或(huo)者(zhe)是(shi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)維(wei)修(xiu)中(zhong),往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)對(dui)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)元(yuan)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce),發(fa)現(xian)係(xi)統(tong)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti),對(dui)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)。在(zai)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)和(he)材(cai)質(zhi)的(de)組(zu)合(he)下(xia),電(dian)阻(zu)呈(cheng)現(xian)出(chu)多(duo)樣(yang)性(xing),如(ru)何(he)在(zai)成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)的(de)電(dian)阻(zu)中(zhong)發(fa)現(xian)存(cun)在(zai)問(wen)題(ti)的(de)電(dian)阻(zu)?下(xia)麵(mian)將(jiang)講(jiang)解(jie)常(chang)用(yong)電(dian)阻(zu)的(de)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa),用(yong)以(yi)區(qu)別(bie)電(dian)阻(zu)的(de)好(hao)壞(huai)。
1. 固定電阻器的檢測
A、將兩表筆(不分正負)分fen別bie與yu電dian阻zu的de兩liang端duan引yin腳jiao相xiang接jie即ji可ke測ce出chu電dian阻zu值zhi。為wei了le提ti高gao測ce量liang精jing度du,應ying根gen據ju被bei測ce電dian阻zu標biao稱cheng值zhi的de大da小xiao來lai選xuan擇ze量liang程cheng。由you於yu歐ou姆mu擋dang刻ke度du的de非fei線xian性xing關guan係xi,它ta的de中zhong間jian一yi段duan分fen度du較jiao為wei精jing細xi,因yin此ci應ying使shi指zhi針zhen指zhi示shi值zhi盡jin可ke能neng落luo到dao刻ke度du的de中zhong段duan位wei置zhi,即ji全quan刻ke度du起qi始shi的de20%~80%弧度範圍內,以使測量更準確。根據電阻誤差等級不同。讀數與標稱阻值 分別允許有±5%、±10%或±20%的誤差。如不相符,超出誤差範圍,則說明該電阻值變值了。
B、注意:測試時,特別是在測幾十kΩ以上阻值的電阻時,手不要觸及表筆和電阻的導電部分;被檢測的電阻從電路中焊下來,至少要焊開一個頭,以免電路中的其他元件對測試產生影響,造成測量誤差;色環電阻的阻值雖然能以色環標誌來確定,但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。
2. 水泥電阻的檢測
檢測水泥電阻的方法及注意事項與檢測普通固定電阻完全相同。
3. 熔斷電阻器的檢測
在電路中,當熔斷電阻器熔斷開路後,可根據經驗作出判斷:若發現熔斷電阻器表麵發黑或燒焦,可斷定是其負荷過重,通過它的電流超過額定值很多倍所致;ruguoqibiaomianwurenhehenjierkailu,zebiaomingliuguodedianliuganghaodengyuhuoshaodayuqiedingrongduanzhi。biaomianwurenhehenjiderongduandianzuqihaohuaidepanduan,kejiezhuwanyongbiaoR×1danglaiceliang,weibaozhengceliangzhunque,yingjiangrongduandianzuqiyiduancongdianlushanghanxia。ruocededezuzhiweiwuqiongda,zeshuomingcirongduandianzuqiyishixiaokailu,ruocededezuzhiyubiaochengzhixiangchashenyuan,biaomingdianzubianzhi,yebuyizaishiyong。zaiweixiushijianzhongfaxian,yeyoushaoshurongduandianzuqizaidianluzhongbeijichuanduanludexianxiang,jianceshiyeyingyuyizhuyi。
4. 電位器的檢測
檢查電位器時,首先要轉動旋柄,看看旋柄轉動是否平滑,開關是否靈活,開關通、斷時“喀噠”聲是否清脆,並聽一聽電位器內部接觸點和電阻體摩擦的聲音,如有“沙沙”聲,說明質量不好。用萬用表測試時,先根據被測電位器阻值的大小,選擇好萬用表的合適電阻擋位,然後可按下述方法進行檢測。
A、用萬用表的歐姆擋測“1”、“2”兩端,其讀數應為電位器的標稱阻值,如萬用表的指針不動或阻值相差很多,則表明該電位器已損壞。
B、檢測電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測“1”、“2”(或“2”、“3”)兩端,將電位器的轉軸按逆時針方向旋至接近“關”的位置,這時電阻值越小越好。再順時針慢慢旋轉軸柄,電阻值應逐漸增大,表頭中的指針應平穩移動。當軸柄旋至極端位置“3”時,阻值應接近電位器的標稱值。如萬用表的指針在電位器的軸柄轉動過程中有跳動現象,說明活動觸點有接觸不良的故障。
5. 正溫度係數熱敏電阻(PTC)的檢測
檢測時,用萬用表R×1擋,具體可分兩步操作:
A、常溫檢測(室內溫度接近25℃):將兩表筆接觸PTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值,並與標稱阻值相對比,二者相差在±2Ω內即為正常。 8ttt8阻值若與標稱阻值相差過大,則說明其性能不良或已損壞。
B、加溫檢測:在常溫測試正常的基礎上, 進行第二步測試—加溫檢測,將一熱源(例如電烙鐵)靠近PTC熱re敏min電dian阻zu對dui其qi加jia熱re,同tong時shi用yong萬wan用yong表biao監jian測ce其qi電dian阻zu值zhi是shi否fou隨sui溫wen度du的de升sheng高gao而er增zeng大da,如ru是shi,說shuo明ming熱re敏min電dian阻zu正zheng常chang,若ruo阻zu值zhi無wu變bian化hua,說shuo明ming其qi性xing能neng變bian劣lie,不bu能neng繼ji續xu使shi用yong。注zhu意yi不bu要yao使shi熱re源yuan與yuPTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻,以防止將其燙壞。
6. 負溫度係數熱敏電阻(NTC)的檢測
(1) 測量標稱電阻值Rt用萬用表測量NTC熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同,即根據NTC熱敏電阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出Rt的實際值。但因NTC熱敏電阻對溫度很敏感,故測試時應注意以下幾點:
A、Rt是生產廠家在環境溫度為25℃時所測得的,所以用萬用表測量Rt時,亦應在環境溫度接近25℃ 時進行,以保證測試的可信度。
B、測量功率不得超過規定值,以免電流熱效應引起測量誤差。
C、注意正確操作。測試時,不要用手捏住熱敏電阻體,以防止人體溫度對測試產生影響。
(2) 估測溫度係數αt先在室溫t1下測得電阻值Rt1,再用電烙鐵作熱源,靠近熱敏電阻Rt,測出電阻值RT2,同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表麵的平均溫度t2再進行計算。
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7. 壓敏電阻的檢測
用萬用表的R×1k擋測量壓敏電阻兩引腳 的正、反向絕緣電阻,均為無窮大,否則,說明漏電流大。若所測電阻很小,說明壓敏電阻已損壞,不能使用。
8. 光敏電阻的檢測
A、yongyiheizhipianjiangguangmindianzudetouguangchuangkouzhezhu,cishiwanyongbiaodezhizhenjibenbaochibudong,zuzhijiejinwuqiongda。cizhiyuedashuomingguangmindianzuxingnengyuehao。ruocizhihenxiaohuojiejinweiling,shuomingguangmindianzuyishaochuansunhuai,bunengzaijixushiyong。
B、jiangyiguangyuanduizhunguangmindianzudetouguangchuangkou,cishiwanyongbiaodezhizhenyingyoujiaodafududebaidong,zuzhimingxianjianxiao。cizhiyuexiaoshuomingguangmindianzuxingnengyuehao。ruocizhihendashenzhiwuqiongda,biaomingguangmindianzuneibukailusunhuai,yebunengzaijixushiyong。
C、jiangguangmindianzutouguangchuangkouduizhunrusheguangxian,yongxiaoheizhipianzaiguangmindianzudezheguangchuangshangbuhuangdong,shiqijianduanshouguang,cishiwanyongbiaozhizhenyingsuiheizhipiandehuangdongerzuoyoubaidong。ruguowanyongbiaozhizhenshizhongtingzaimouyiweizhibusuizhipianhuangdongerbaidong,shuomingguangmindianzudeguangmincailiaoyijingsunhuai。
電阻的失效,是開路還是對焊?
電dian子zi係xi統tong經jing過guo了le檢jian測ce,但dan是shi實shi際ji出chu廠chang的de時shi候hou卻que不bu能neng使shi用yong,或huo者zhe在zai出chu廠chang時shi是shi正zheng常chang的de,在zai用yong戶hu使shi用yong的de過guo程cheng中zhong也ye是shi正zheng常chang的de,可ke是shi有you一yi天tian你ni發fa現xian正zheng常chang的de係xi統tong變bian的de不bu穩wen定ding,或huo者zhe已yi經jing不bu能neng工gong作zuo了le。這zhe又you是shi什shen麼me原yuan因yin?或huo許xu這zhe一yi切qie都dou是shi因yin為wei係xi統tong中zhong的de一yi個ge不bu起qi眼yan的de角jiao色se在zai發fa生sheng“動亂”——電阻失效了!失效的電阻阻值發生變化,甚至出現了開路現象,為什麼會這樣呢?下麵對3種常見的電阻失效機理進行分析探討。
1、開路失效分析
A、電阻斷裂開路
電阻斷裂開路多發生在片式厚膜電阻器上,究其原因,是因為電極的銀層斷裂而引起的。其斷裂是由於焊接時,在Pb-Sn焊料邊緣的麵電極Ag大量熔於焊料中,形成邊緣的Ag層空洞,在長期工作過程Ag的遷移和腐蝕造成空洞的擴大甚至斷開而導致電子開路。
B、電解腐蝕開路
電解腐蝕開路多發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作用下,發生電解腐蝕開路,包封料中有少量的K+、Cl-加速了電解腐蝕的發生。
其失效的過程是這樣形成的:電(dian)阻(zu)器(qi)在(zai)潮(chao)濕(shi)環(huan)境(jing)工(gong)作(zuo)時(shi),水(shui)份(fen)透(tou)過(guo)包(bao)封(feng)材(cai)料(liao)吸(xi)附(fu)在(zai)導(dao)電(dian)膜(mo)或(huo)刻(ke)槽(cao)表(biao)麵(mian),在(zai)直(zhi)流(liu)電(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)會(hui)在(zai)導(dao)電(dian)膜(mo)有(you)缺(que)陷(xian)的(de)地(di)方(fang)首(shou)先(xian)產(chan)生(sheng)電(dian)解(jie)腐(fu)蝕(shi)。在(zai)電(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia),水(shui)會(hui)發(fa)生(sheng)電(dian)解(jie)成(cheng)氫(qing)和(he)氫(qing)氧(yang)根(gen)離(li)子(zi),氫(qing)氧(yang)根(gen)負(fu)離(li)子(zi)在(zai)電(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)趨(qu)向(xiang)電(dian)阻(zu)器(qi)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)的(de)正(zheng)極(ji)(或高電位),分(fen)別(bie)與(yu)導(dao)電(dian)膜(mo)中(zhong)的(de)鉻(ge)和(he)鎳(nie)產(chan)生(sheng)反(fan)應(ying),生(sheng)成(cheng)三(san)氧(yang)化(hua)二(er)鉻(ge)和(he)氧(yang)化(hua)鎳(nie),沉(chen)積(ji)在(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)正(zheng)極(ji)端(duan)附(fu)近(jin)的(de)刻(ke)槽(cao)表(biao)麵(mian)導(dao)致(zhi)導(dao)電(dian)膜(mo)的(de)電(dian)解(jie)腐(fu)蝕(shi)。隨(sui)著(zhe)導(dao)電(dian)膜(mo)中(zhong)的(de)部(bu)分(fen)鎳(nie)和(he)鉻(ge)被(bei)氧(yang)化(hua),使(shi)得(de)該(gai)部(bu)分(fen)電(dian)阻(zu)繼(ji)續(xu)增(zeng)大(da),溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao),電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)劇(ju),直(zhi)至(zhi)將(jiang)該(gai)部(bu)分(fen)腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie),最(zui)後(hou)導(dao)致(zhi)電(dian)阻(zu)器(qi)開(kai)路(lu)。電(dian)阻(zu)器(qi)陶(tao)瓷(ci)基(ji)體(ti)或(huo)者(zhe)包(bao)封(feng)材(cai)料(liao)中(zhong)如(ru)果(guo)含(han)有(you)K+、Cl-,均極易溶於水中,會降低水膜的電阻率,使電解腐蝕加劇。
開路失效經典案例:
有(you)一(yi)批(pi)現(xian)場(chang)儀(yi)表(biao)在(zai)某(mou)化(hua)工(gong)廠(chang)使(shi)用(yong)一(yi)年(nian)後(hou),儀(yi)表(biao)紛(fen)紛(fen)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)。經(jing)分(fen)析(xi)發(fa)現(xian)儀(yi)表(biao)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)厚(hou)膜(mo)貼(tie)片(pian)電(dian)阻(zu)阻(zu)值(zhi)變(bian)大(da),甚(shen)至(zhi)變(bian)成(cheng)開(kai)路(lu)了(le)。把(ba)失(shi)效(xiao)的(de)電(dian)阻(zu)放(fang)到(dao)顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)觀(guan)察(cha),可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)電(dian)阻(zu)電(dian)極(ji)邊(bian)緣(yuan)出(chu)現(xian)了(le)黑(hei)色(se)結(jie)晶(jing)物(wu)質(zhi),進(jin)一(yi)步(bu)分(fen)析(xi)成(cheng)分(fen)發(fa)現(xian),黑(hei)色(se)物(wu)質(zhi)是(shi)硫(liu)化(hua)銀(yin)晶(jing)體(ti)。原(yuan)來(lai)電(dian)阻(zu)被(bei)來(lai)自(zi)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)硫(liu)給(gei)腐(fu)蝕(shi)了(le)!

據(ju)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)分(fen)析(xi),電(dian)阻(zu)失(shi)效(xiao)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)阻(zu)表(biao)麵(mian)的(de)二(er)次(ci)保(bao)護(hu)層(ceng)和(he)焊(han)接(jie)端(duan)頭(tou)不(bu)是(shi)嚴(yan)絲(si)合(he)縫(feng),導(dao)致(zhi)麵(mian)電(dian)極(ji)部(bu)分(fen)暴(bao)露(lu)在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)。因(yin)此(ci)當(dang)空(kong)氣(qi)中(zhong)含(han)有(you)大(da)量(liang)硫(liu)化(hua)氣(qi)體(ti)時(shi),銀(yin)被(bei)硫(liu)化(hua)物(wu)反(fan)應(ying)成(cheng)硫(liu)化(hua)銀(yin)。由(you)於(yu)硫(liu)化(hua)銀(yin)不(bu)導(dao)電(dian),所(suo)以(yi)隨(sui)著(zhe)電(dian)阻(zu)被(bei)硫(liu)化(hua),電(dian)阻(zu)值(zhi)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)大(da),直(zhi)至(zhi)最(zui)終(zhong)成(cheng)為(wei)開(kai)路(lu)。

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2、電阻對焊失效分析
定義:電阻對焊是將兩工件端麵始終壓緊,利用電阻熱將工件母材加熱至塑性狀態,然後迅速施加頂鍛壓力(或不加頂鍛壓力隻保持焊接壓力)完成焊接的方法,電阻對焊時的接觸電阻取決於接觸麵的表麵狀態、溫度及壓力,對其進行分析可從裂紋斷麵外觀形貌、斷麵金相組織、零件硬度測試、材料化學成分、焊接工藝參數這五個方麵著手分析。
電阻對焊失效經典案例:
某公司生產的某汽車零件材質為70鋼絲,直徑為4.0mm,通過全自動電阻對焊機對焊成環形,對焊工藝流程:線材彎曲-切斷-對焊-回火-修磨焊縫-敲擊試驗-漲緊試驗-浸油。焊接修磨後發現部分零件存在肉眼可見的細小裂紋,於是對部件進行試驗、分析,發現引起本次電阻失效的主要原因是零件的焊縫區出現了裂紋。以下是電阻對焊失效分析的發現過程:
1、 裂紋斷麵外觀形貌
jiangchanshengliewendelingjiancongliewenchubanduan,yongtishijingguanchaliewenduanmianxingmao,duanmianyouyibufenchuxianxiushi,congyanseshangkanbuchutuihuohouyingyoudeyanse,chubutuiduanshihanjiebuwanquan,qieduanmianjiaocucaojinglicuda。
2、 斷麵金相組織
將零件切割製樣後用金相顯微鏡觀察斷麵處金相組織,發現內部有殘留氧化物及貝氏體狀組織。
3、 零件硬度測試
取有裂紋產品及無裂紋產品各1件分別進行硬度測試,以確認有裂紋產品的硬度是否異常。
4、 材料化學成分
對有無裂紋產品的化學成分用光譜分析儀進行檢測,確認化學成分是否有異常。
5、 焊接工藝參數分析
對焊接時的部分工藝參數進行了分析。
測試結果及其失效分析:
宏觀形貌觀察:lingjianhanjiequyuneidemaocidouhenxiao,qiewaiquancejihumeiyoumaoci,zekechubupandinghanjieshijiechumianbupingzheng,hanjieshijiarebujunyun,jichuyalixiaoerdaozhiwufachongfenjiangzazhijiyanghuawujichu。
微觀形貌觀察:從(cong)金(jin)相(xiang)組(zu)織(zhi)分(fen)析(xi)看(kan),內(nei)部(bu)殘(can)留(liu)氧(yang)化(hua)物(wu)未(wei)被(bei)完(wan)全(quan)擠(ji)出(chu),可(ke)能(neng)是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)極(ji)夾(jia)持(chi)力(li)小(xiao),且(qie)接(jie)觸(chu)麵(mian)不(bu)平(ping)整(zheng),無(wu)法(fa)充(chong)分(fen)將(jiang)電(dian)極(ji)或(huo)鋼(gang)絲(si)上(shang)殘(can)留(liu)的(de)汙(wu)垢(gou)及(ji)雜(za)質(zhi)擠(ji)出(chu),從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)裂(lie)紋(wen)。組(zu)織(zhi)中(zhong)存(cun)在(zai)貝(bei)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi),可(ke)能(neng)是(shi)由(you)於(yu)退(tui)火(huo)溫(wen)度(du)不(bu)足(zu)導(dao)致(zhi)金(jin)相(xiang)組(zu)織(zhi)在(zai)相(xiang)變(bian)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang)。
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第三講預告:
第三講將在電阻檢測、失效分析之後,進行選型討論,並通過選型實例鞏固加深對知識的理解,幫助工程師快速設計產品。
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