新型環(huán)保線繞電阻器的應(yīng)用特性及可靠性探討

摘 要：當(dāng)前，人們對電子產(chǎn)品、數(shù)字機頂盒和GPS模塊的消費需求大幅度上升，內(nèi)地的電阻產(chǎn)業(yè)為了能夠穩(wěn)步發(fā)展，必將進一步增大產(chǎn)量。同時高新科技的帶動和應(yīng)用，加上人們的環(huán)保意識加強，大多廠商企業(yè)都開始依照環(huán)保規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)。因此，環(huán)保型電阻已成為內(nèi)地電阻企業(yè)研發(fā)的重點，也將是今后的一大趨勢。

關(guān)鍵詞：新型環(huán)保；繞線電阻器；可靠性

隨著科技的不斷進步，電子技術(shù)發(fā)展速度加快，作為電子元件中的基本成分，電阻器也在不斷發(fā)展。由于新技術(shù)的推廣應(yīng)用和自動化生產(chǎn)方式的普及，電阻器在質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模上都到了一個新的臺階。在我國內(nèi)地，目前約有300～400家生產(chǎn)電阻的企業(yè)，電阻產(chǎn)量約為3000億只，約占全球產(chǎn)量的30%，當(dāng)前，人們對電子產(chǎn)品、數(shù)字機頂盒和GPS模塊的消費需求大幅度上升，內(nèi)地的電阻產(chǎn)業(yè)為了能夠穩(wěn)步發(fā)展，必將進一步增大產(chǎn)量。同時高新科技的帶動和應(yīng)用，電阻器在技術(shù)上除了要精度高、體積小、穩(wěn)定可靠，還需廣泛應(yīng)用電阻網(wǎng)絡(luò)，再加上人們的環(huán)保意識加強，大多廠商企業(yè)都開始依照環(huán)保規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)。因此，環(huán)保型電阻已成為內(nèi)地電阻企業(yè)研發(fā)的重點，也將是今后的一大趨勢。

1 電阻器的發(fā)展

電阻器有繞線電阻器和非繞線電阻器兩種，由于非繞線電阻器的高頻性能優(yōu)越，它主要被用于高精密方面。如家用電器或集成電路中已廣泛使用塊狀電阻和薄膜式電阻，而汽車產(chǎn)業(yè)、手機和MP3的大力發(fā)展和大量需求，電阻網(wǎng)絡(luò)、微型化電阻和片式電阻也必將呈現(xiàn)增長性的趨勢。

繞線電阻的歷史比較悠久，主要運用于大功率或高精密方面。近些年，繞線電阻器的不斷推出新型產(chǎn)品，如大功率消磁繞線電阻、線繞熔斷電阻器、耐雷電沖擊繞線電阻等諸多功率較大的繞線電阻器，其功率已超過2000W。電阻器在結(jié)構(gòu)上，以傳統(tǒng)為基礎(chǔ)，擴大到了負載電阻柜、泄放電阻箱等其他領(lǐng)域。

2 新型環(huán)保線繞電阻器的主要特性

新型環(huán)保繞線電阻器是嚴(yán)格依據(jù)國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和程序進行生產(chǎn)的。一般電阻進行被覆層涂抹的材料選用的是有機物或含有樹脂元素的涂料，這種電阻用于大功率家電或汽車時，電阻體在負荷功率影響下發(fā)熱，容易致使涂料中的毒害氣體產(chǎn)生，對人體造成傷害，污染環(huán)境。

與之不同，新型繞線電阻的被覆層采用的是高溫電絕緣的無機涂料，這種涂料以水為稀釋劑，主要成分含有硅酸鹽粉料、無機粘結(jié)劑、無機顏料和其他各種助劑等，它粘結(jié)性強，耐熱好，能耐800°C的熱沖擊和600°C以上的高溫。另外，其具有可燃性并且耐震性能高，無毒害物質(zhì)產(chǎn)生。該種新型環(huán)保繞線電阻器采用的是A75優(yōu)質(zhì)陶瓷基體、進口的電阻絲和鍍鎳銅的。

3 新型電阻的可靠性

在反映產(chǎn)品失效的可能性上，失效率比失效密度更確切，它常常被用來作為產(chǎn)品可靠性的標(biāo)志。失效率和可靠性成反比，失效率越高，可靠性越低；反之，可靠性越高。

正常條件下，電阻器的失效主要有早期失效、損耗失效和偶然失效三類。如圖1，曲線表示的是時間和電阻器失效率的關(guān)系。

從中可得知，失效的三個階段各不相同。因為在電阻器正常工作時，容易出現(xiàn)偶然失效現(xiàn)象，因此，對這一時期要多加關(guān)注。為提升電阻器產(chǎn)品的可靠性，必須加大產(chǎn)品對各種作用力的適應(yīng)度和忍耐度。作用力主要是指電壓電流、溫度、機械力等影響電阻器性能的因素。

3.1 加速早期失效可提升可靠性

出現(xiàn)早期失效的階段是在電阻器開始工作后的一段較早時期，早期失效的失效率較高，且隨時間的增加而呈下降趨勢。出現(xiàn)早期失效的原因主要有：原料的缺陷、制造工藝落后、質(zhì)量檢驗不嚴(yán)格、設(shè)備出現(xiàn)故障等。

因此，必須加強電阻器的質(zhì)量管理，嚴(yán)格檢驗制造工藝和原材料，以便有效控制失效的產(chǎn)品。另外，要把產(chǎn)品的可靠性提上去，可以使用脈沖直流功率負荷的老化篩選方法。在脈沖負荷時，由于瞬時間的負荷比較大，導(dǎo)致在一個極短時間內(nèi)功率的大爆發(fā)，它對電阻器的影響程度要遠高于連續(xù)負荷。在這個過程中，導(dǎo)電元件的過熱最為重要，從熱學(xué)的角度看，電阻器有主動和被動兩部分，主動部分主要是電阻絲，被動部分多是基體、引出線和保護層等被加熱額部分。由于脈沖的突然負荷，主動部分的熱量來不及散到被動部分，致使主動部分溫度急劇上升，然后等瞬間負荷一過，主動部分的熱量會自動散到被動部分，使其溫度漸漸穩(wěn)定。圖2表示的就是主動部分溫度的變化曲線。

脈沖負荷時，電阻器的失效情況有以下幾種：

3.1.1 由于受峰值功率的影響，電阻器產(chǎn)品中的導(dǎo)電元件因瞬時過熱，容易導(dǎo)致電阻器斷線、嚴(yán)重老化、阻值漂移等狀況發(fā)生。

3.1.2 受峰值電壓的影響，纏繞在電阻器基體上的電阻絲因電流密度過大，容易出現(xiàn)電阻絲損壞、電阻器的阻值趨向無窮大、阻值漂移等狀況，這種情況多發(fā)生在高阻時。

3.1.3 受峰值電流的影響，電阻絲和引線焊接處的電流密度過大，容易導(dǎo)致電阻器斷線或損壞、阻值趨向無窮大的狀況發(fā)生，這種情況主要發(fā)生在低阻時。

脈沖老練有兩個目的，一是保障電阻器性能的穩(wěn)定性；二是找出存在內(nèi)在缺陷的元件。

3.2 降低偶然性失效提高可靠性

偶然失效在任何一個工作期間都可能出現(xiàn)，而且出現(xiàn)時失效率很低，接近正常數(shù)。它是由于電阻器中的作用力在某一時段超過了自身的最大承受值而造成的。在繞制過程中，線繞電阻的電阻絲較細，拉力太大易發(fā)生形變，拉力太小又會產(chǎn)生彈性變形，所以，阻值的穩(wěn)定性深受這個作用力的影響。

3.3 耗損失效

耗損失效通常出現(xiàn)在使用后期，它的失效率隨時間延長而不斷上升，引起耗損失效的原因主要有兩個，一是產(chǎn)品老化，二是產(chǎn)品疲勞。

4 結(jié)束語

環(huán)保型電阻器在電源電路中，能充當(dāng)分壓器和吸收器，且在低頻交流電路中有著多方面的作用，還能廣泛用于家電、軍用設(shè)備、醫(yī)療器械、鐵路航空等多個領(lǐng)域，因此，發(fā)展環(huán)保型電阻器勢不可擋。

參考文獻

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