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選用電阻器注意事項
來自: 發布日期:2012-5-3 閱讀次數:2798
 
電阻器使用注意事項


一、溫度系數:溫度每變化1所引起的電阻值的相對變化。溫度系數越小,電阻的穩定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度系數,反之為負溫度系數。

二、老化系數:電阻器在額定功率長期負荷下,阻值相對變化的百分數,它是表示電阻器壽命長短的參數。

 

三、噪聲:產生于電阻器中的一種不規則的電壓起伏,包括熱噪聲和電流噪聲兩部分,熱噪聲是由于導體內部不規則的電子自由運動,使導體任意兩點的電壓不規則變化。 

四、額定功率:在正常的大氣壓力90-106.6KPa及環境溫度為-55℃~+70℃的條件下,電阻器長期工作所允許耗散的最大功率。                   

 五、  電壓系數:在規定的電壓范圍內,電壓每變化1伏,電阻器的相對變化量。

 

 

 

六、在選用電阻器時應注意的幾個問題:
1、電阻器的電壓和電流限制
    當施加到電阻器兩端的電壓增至一定數值時會發生擊穿現象,導致電阻值不可逆的增大或開路,因此必須對施加的電壓進行限制。電阻器的擊穿現象發生在兩引出線之間或螺旋槽之間,引出線之間的擊穿電壓取決于引出線之間的距離、形狀和環境大氣壓力的大小。電阻器槽間的擊穿電壓取決于槽寬、刻槽質量及涂敷絕緣材料的耐壓性能。
根據額定功耗和標稱阻值確定的電流值為額定電流。 In=
    從上式可以看出:額定功耗不變時,電阻值越小,額定電流越大,對于低阻電阻器,其接觸電阻所占比例很大,當電流通過時在此處耗散的功率越大,同時從接觸部份分析,由于此部位電流密度很大勢必造成局部過熱,最終導至早期老化。
另外,電路中若有高壓電脈沖,應選用玻璃釉膜型電阻器。

 

 

 

2、電阻器的負荷功率
    電阻器是能量轉換元件,在工作時將電能轉變成熱能,在此轉換過程中,自身溫度升高,周圍溫度也隨之增高,此過程引起電阻器性能的可逆性變化和不可逆性變化,所謂可逆性變化指的是當溫度變化后電阻值也發生了變化,當溫度恢復后電阻值也恢復到原值,此物理變化過程用溫度系數來描述。而不可逆變化指的是當溫度變化后電阻值也發生了變化,當溫度恢復后電阻值不能恢復原值,此物理過程用‘老化’來描述。電阻器的溫度系數和老化在一定程度上反映出電阻器的穩定性和可靠性,因此,電阻器的電負荷性能取決于在長期工作時的容許發熱溫度。

 

 

 

1)、電阻體的不均勻發熱
    上討論是假設電阻器各部均勻發熱的情況,實際上各部分發熱溫度是不均勻的,它與構成電阻器的基體、保護層、引出線結構及刻槽質量有關。這些因素的影響是很復雜的,對局部過熱的計算也是很困難的,下面對電阻器的各種不均勻發熱現象進行一些討論:
    軸向不均勻發熱:小功率電阻器的熱傳導散熱起主要作用,而通過引出線傳導散熱卻是捷徑,從而造成接進引線的兩端溫度比電阻體中部的溫度低,對于低阻值電阻器,如果帽蓋與電阻膜的接觸電阻過大,則可能出現在帽蓋處功耗過大及電流密度大的物理現象產生,最終導致此部位過熱。
    徑向不均勻發熱:電阻體產生的熱量首先沿半徑方向傳導,通過涂覆層向周圍環境散熱,薄膜型電阻器由于電阻膜和涂覆層的厚度薄,故內外溫差不大,但合成型電阻器內外溫差會很大。
    刻槽型電阻器的不均勻發熱:在刻槽電阻器中,發熱主要集中在刻槽后的電阻膜,因此刻槽部分的長度、螺旋帶的均勻性、導電帶與槽的比例、刻槽的深度均為不均勻發熱的因素。

 

 

 

2)、電阻體結構不均勻發熱。
    各種類型的電阻器在制造過程中由于工藝因素或其它因素不可避免的在結構上產生不一致性,比如:膜層厚度不均勻(基體表面狀態不均勻、鍍膜時轉動不均勻、鍍膜時基體過多、真空度不夠等因素均可造成膜層不均勻)將造成電阻值分布不均勻,導致負荷分布不均勻,形成局部過熱。電阻膜存在缺陷(基體表面存在孔洞、劃痕、污垢)將造成局部電阻值分布不均勻,導致負荷分布不均勻,形成局部過熱。在制造過程中如果膜受到沖擊也會形成缺陷,最終導致局部過熱。

 

 

 

3) 降額
    為了保證電阻器的正常工作,各種型號的電阻器都通過試驗確定了相應的降功耗曲線,因此在使用過程中,必須嚴格按照降功耗曲線使用電阻器。
     額定溫度(tR):容許施加額定功耗時的最高環境溫度,
     當環境溫度低于額定溫度時(t<tR),可施加額定功耗。當環境溫度高于額定溫度時(t>tR )應施加降額功耗,即:P = PR ·(tmax - t)/(tmax - tR
     式中:PR :額定功耗,W;
           tR :額定環境溫度,℃;
           t:環境溫度,℃;
           tmax:零功耗時最高環境溫度,℃;

 

 

 

 

 

 

    除環境溫度高于額定溫度需要降額外,對于阻值允許偏差為±0.5%、±0.25%、±0.1%的電阻器,當需要的穩定度與其阻值允許偏差在數值上相近時也應降額。
3、電阻的可靠性
    可靠性是電阻器的一個重要指標,隨著尖端技術的發展一些復雜的系統需使用大量的電阻器,因此電阻器的可靠性是保證系統正常工作的重要因素。

 

 

 

1) 技術性能與可靠性,產品的技術性能與可靠性是兩個不同的概念。技術性能是指完成特定功能所具備能力,比如說:電阻器都具有額定功耗、阻值精度、溫度特性等基本特性,而可靠性是指發揮或者達到其技術性能把握的程度,應當這樣認為;不講產品的可靠性,其技術指標無從談起,產品的可靠性指標與產品的技術指標有重要的不同點,技術指標可以用儀器測試來檢查,而產品的可靠性不能用儀器檢查,而是通過對大量產品長時間的試驗后方可獲得。

 

 

 

2) 可靠性的含義:產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力稱為可靠性。所謂規定條件是指產品所處的環境條件和工作條件,同一產品在不同條件下工作其可靠性亦不同,環境條件包括氣候條件機械環境(沖擊、振動、離心等)工作條件包括負荷大小和工作方式(連續工作或間歇工作)。

 

 

 

3) 失效率:產品工作到某時刻后,單位時間內發生失效的概率稱失效率。
           λ= n/T
     n:為一定時間內失效的產品數。
     T:樣品數量和試驗小時數的乘積即元件小時數。
     比如:某電阻器失效率為2×10-7/元件小時,表示:1千萬只(107只)電阻器滿負荷工作1小時內有2只失效或者說1萬只電阻器工作(104只)電阻器工作1000小時(103小時)內有兩只失效。(失效率由鑒定實驗維持實驗升級實驗得出)。

 

 

 

4) 質量等級符號
    質量等級符號按下表用一個字母表示,不同的字母分別表示無可靠性指標、有可靠性指標或宇航級薄膜固定電阻器。GJB244A-2001所涉及的有可靠性指標的薄膜固定電阻器,其失效率等級范圍為1.0%/1000h至0.001%/1000h。這些失效率等級是在60%致信水平下,根據125℃壽命試驗定的。壽命實驗的條件是在額定溫度下,施加額定電壓,并以阻值變化±2%作為失效判據。

 

    質量等級符號

失效率 %/1000h

C

無可靠性指標

M

1.0

P

0.1

R

0.01

S

0.001

T

宇航級

 

 

 

    其他型號的有可靠性指標的電阻器的失效率定義與GJB244A-2001中的定義類似。對于電子元件失效率有試驗失效率和使用失效率之分,試驗失效率是指電子元件在規定的工作條件下進行工作或試驗時統計得到的數據,使用失效率是指在實際工作時統計得到的失效率,因此如果實際使用條件比額定工作條件優越,則使用的失效率將遠小于試驗失效率。

 

 

 

5) 失效規律;許多電子元件曲線成浴盆形狀,可以分成三個階段。
    早期階段:失效率高,由電阻器在設計生產過程中的隱患或產品內都存在著缺陷造成,通過質量控制、工藝篩選可以篩除。
    偶然階段:失效的發生往往帶有隨機性。失效率低,良好的工作階段。
    耗損階段: 使用后期因老化失效率增加。

 

 

 

6) 提高電阻器可靠性的具體措施:
    主要失效模式阻值漂移、開路、斷裂、掉帽、斷引線。如何提高產品的可靠性呢,我公司經驗認為應從下述幾方面采取措施:

 

 

 

(1)從電阻器的結構設計和工藝設計上考慮,比如對電阻器的兩個重要部件之一基體在設計時從物理性能、化學性能、表面狀態、外形尺寸四個環節提出嚴格的要求。如氧化鋁的含量RJ24、25型為80%、RJK型為96%,實心結構,以上指標決定了基體的優良結構及導熱特性。
(2)嚴格的按照GJB546A進行過程控制及質量控制。對于重點工程用特殊電阻器在制造過程中逐個建立技術檔案,確保產品質量的可追溯性,嚴格對承制方進行體系評定。
(3)嚴格按照國軍標進行質量一致性檢查及可靠性試驗。

 

 

 

三、電阻器的測量要求:
1. 環境溫度:25±2℃或23±2℃。
2. 濕度:測試高阻時必須控制,一般應小于50%,儲存時相對濕度應小于80%。
3. 測試儀器的精度應不超過被測電阻器精度的1/10,比如:電阻器精度為±1%,則測試儀器的精度不得低于±0.1%;對于阻值的精度高于±0.1%的電阻器,則測試儀器的精度允許為其精度的1/4,比如:電阻精度為±0.1%,則測試儀器的精度應高于±0.025%。
    在對高精密合金箔電阻器進行“直流電阻”測量時,建議使用不低于71/2位數字表,并采用四端法測量,以保證阻值測量的準確性。
4. 測試電壓應使用直流電壓,在保證靈敏度的情況下測試電壓應盡量低,時間應盡量短。
5. 對于高阻的電阻器測量必須注意周圍電磁場的影響,測試夾具中的支撐架要有良好的絕緣及屏蔽性能,測試儀器還應有良好的接地。
6. 對于低阻值電阻器的測量必須采用四端測量法。

 

 

 

四、標準簡介
    國家軍用標準:由總規范、詳細規范和基礎標準組成。
    總規范: 通常以一個或一系列產品為對象通過引用有關基礎標準或規范并對該類型產品的主要參數的技術要求、質量保證、試驗方法等做出普遍的技術規定。
    詳細規范:在總規范規定的范圍內,以具體產品為對象通過引用總規范對產品的共性及個性的要求、質量保證檢驗方法做出詳細而明確的規定。
    基礎標準:通常以專題為對象,適用面廣。比如試驗方法,抽樣方案,該標準為總規范引用,二者發生矛盾時應服從總規范,當總規范與詳細規范發生矛盾時應服從詳細規范。
    國家軍用標準:GJB244A 等效于美軍標準MIL-R-55182F
                  GJB1929 等效于美軍標準MIL-R-10509
    企業、行業軍用標準及七專技術條件,均為我國目前執行的過度性標準,其標準水平低于國家軍用標準。
    國家標準:該標準只適用于民用整機,該標準和軍用標準相比有較大差距。

 

 

 

五、中國、美國、俄國電阻器型號對照表

 

 

 

名稱

美型號

俄型號

中國型號

金屬膜固定電阻器

RN RLR

ОМЛТ

RJ23、24、25、57、58

高頻金屬膜固定電阻器

RN RLR

с2-10

RJ23、24、25、57、58

高頻金屬膜固定電阻器

RN RLR RCR

с2-10A

RJ23、24、25、57、58

高頻金屬膜固定電阻器

RN RLR RCR

с2-10Б

RJ23、24、25、57、58

精密金屬膜固定電阻器

RN RNC

с2-14

RJJ、RE、EE RJ711

通用金屬膜固定電阻器

RN RLR

с2-23

RJ23、24、25、57、58

精密金屬膜固定電阻器

RNC

с2-29B

RJJ、RE、EE RJ711

金屬膜固定電阻器

RN RLR

с2-33

RJ73、24、25、57、58

金屬膜固定電阻器

RN RLR RCR

с2-33H

RJ23、24、25、57、58

高頻精密金屬膜固定電阻器

RN RLR

с2-36

RJ23



 

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