电阻可靠性相关的参数

来源: web / 作者: 电阻可靠性 / 时间: 2017-06-06 15:14
一、电阻器降额规范 稳态功率与瞬态功率 稳态功率 功率降额是在相应的工作温度下的降额,即是在元件符合曲线所规定环境温度下的功率的进一步降额,采用P=V/R公式进行计算。 为了保证电


一、电阻器降额规范



稳态功率与瞬态功率

稳态功率
功率降额是在相应的工作温度下的降额,即是在元件符合曲线所规定环境温度下的功率的进一步降额,采用P=V²/R公式进行计算。
为了保证电阻器的正常工作,各种型号的电阻厂家都通过试验确定了相应的降功率曲线,因此在使用过程中,必须严格按照降功率曲线使用电阻器。
当环境温度定于额定温度时(T<Ts)可以施加60%额定功率,不需要考虑温度降额。当环境温度高于额定温度的时候,需要考虑温度降额,应该进一步降额功耗使用,
P=PR(0.6+(Ts-T)/(Tmax-Ts))
PR是额定功耗;
T是环境温度;
Tmax是零功耗时最高环境温度。
 
瞬态功耗
不同厂家,电阻脉冲功耗和稳态功率的转换曲线不同,具体应用时,要查询转换缺陷,将瞬态功率转换为稳态功率,然后在此基础上降额。
厂家额定环境温度为70℃,低于这个温度的时候,直接按照60%进行降额。当超过这个温度的时候,额定曲线是一个斜线。降额曲线也按照,最大温度的降额为121℃,然后绘制一条红色的斜线,按照斜线进行降额。

 
  
瞬态降额 只要时间足够短,电阻可以承受比额定功率大得多的瞬态功率。要参考厂家资料中的最高过负荷电压参数,再在此基础上降额。



1、合成型电阻器
1.1 概述
合成型电阻器件体积小,过负荷能力强,但它们的阻值稳定性差,热和电流噪声大,电压与温度系数较大。
合成型电阻器的主要降额参数是环境温度、功率和电压。
1.2 应用指南
a) 合成型电阻为负温度和负电压系数,易于烧坏。因此限制其电压是必须的。
b) 在潮湿环境下使用的合成型电阻器,不宜过度降额。否则潮气不能挥发将可能使
电阻器变质失效。
c) 热点温度过高可能导致合成型电阻器内部的电阻材料永久性损伤。
d) 为保证电路长期工作的可靠性, 电路设计应允许合成型电阻器有±15%的阻值容差。
1.3 降额准则
合成型电阻器的降额准则见下表。
合成型电阻器降额准则
  


2、薄膜型电阻器
2.1 概述
薄膜型电阻器按其结构,主要有金属氧化膜电阻器和金属膜电阻器两种。
薄膜型电阻器的高频特性好,电流噪声和非线性较小,阻值范围宽,温度系数小,性能稳定,是使用最广泛的一类电阻器。
薄膜型电阻器降额的主要参数是电压、功率和环境温度。
2.2 应用指南
a) 各种金属氧化膜电阻器在高频工作情况下, 阻值均会下降 (见元件相关详细规范) 。
b) 为保证电路长期工作的可靠性,设计应允许薄膜型电阻器有一定的阻值容差,金属膜电阻器为±2%,金属氧化膜电阻器为±4%,碳膜电阻器为±15%。
2.3 降额准则
  

3、电阻网络
3.1 概述
电阻网络装配密度高,各元件间的匹配性能和跟踪温度系数好,对时间、温度的稳定性好。
电阻网络降额的主要参数是功率、电压和环境温度。
3.2 应用指南
为保证电路长期工作的可靠性,设计中应允许电阻网络有±2%的阻值容差。
3.3 降额准则
  

4、线绕电阻器
4.1 概述
线绕电阻器分精密型与功率型。线绕电阻器具有可靠性高、稳定性好、无非线性,以及电流噪声、温度和电压系数小的优点。
线绕电阻器降额的主要参数是功率、电压和环境温度。
4.2 应用指南
a) 在 II 级降额应用条件下,不采用绕线直径小于 0.025mm 的电阻器。
b) 功率型线绕电阻器可以经受比稳态工作电压高得多的脉冲电压, 但在使用中应作相应的降额。见附录 D(参考件)。
c) 功率型线绕电阻器的额定功率与电阻器底部散热面积有关, 在降额设计中应考虑此因素。见附录 E(参考件)。
d) 为保证电路长期工作的可靠性,设计应允许线绕电阻器有一定的阻值容差:精密型线绕电阻器为 ±0.4%;功率型线绕电阻器为 ±1.5%。
4.3 降额准则
  

5、 热敏电阻器
5.1 概述
敏电阻器具有很高的电阻—温度系数(正或负的)。
敏电阻器降额的主要参数是额定功率和环境温度。
5.6.5.2 应用指南
a) 负温度系数型热敏电阻器,应采用限流电阻器,防止元件热失控。
b) 任何情况下,即使是短时间也不允许超过电阻器额定最大电流和功率。
c) 为保证电路长期可靠性的工作,设计应允许热敏电阻器阻值有±5%的容差。
4.3 降额准则
  
其他几个参数:
额定电压:由阻值和额定功率换算出的电压。
最高工作电压:允许的最大连续工作电压。在低气压工作时,最高工作电压较低。
老化系数:电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。
电压系数:在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。
噪声:产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。
在高于绝对0°(-273℃或Ok)的任何温度下,物质中的电子都在持续地热运动。由于其运动方向是随机的,任何短时电流都不相关,因此没有可检测到的电流。但是连续的随机运动序列可以导致Johnson噪声或热噪声。电阻热噪声的幅度和其阻值有下列关系;
式中,Vn是噪声电压,以V为单位;Kb是玻尔兹曼常数,1.38×10(-23)J/K;T是温度,以K为单位;R是电阻,以Ω为单位;B是带宽,以Hz为单位。

二、对电阻寿命影响的因素
1.温度,温度过高可以很快使其烧毁
2.环境的酸碱度,直接腐蚀电阻导致其损坏
3.外力,超过一定的力的限度,电阻就会断裂
所以要是电阻寿命延长,散热要好,防止烧毁,环境要干燥,无污染物,避免外力作用。
电阻值大的电阻,寿命相对会长
1M欧的电阻阻值很高,在低压中使用时由于功率消耗少,工作环境影响甚微,一般寿命都很长,不需要特别注意(相对其他如电解电容等元件)。有问题大都是在高压工作时产生的。

高压工作时,电阻的制造工艺、使用材质都有相当的要求.要考虑使用功率往往会用到最大的可能(电阻的安全功率值是实际工作功率的两倍以上,有些产品设计不当,往往使用功率和电阻额定功率值过于接近);所以温度的耐受能力是最基本的要求。而瞬间脉冲电压和涌浪电流也会对电阻造成致命的打击,对于引脚焊接不良,绝缘制程有瑕疵的产品,不用多久就崩溃烧毁.正确使用的电阻,使用寿命在10万小时以上不成问题。
所以像1M欧这样的高阻值电阻是有区分高压和一般用途的.高压专用的电阻价格比一般电阻高数倍,不过电阻终究是低价元件,而且在高压使用的电阻数量不是很多。对于高压大电流的场景,留有足够的降额设计,有效提高电阻的寿命。
 

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