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(duì)電子產(chǎn)品、數(shù)字機(jī)頂盒和GPS模塊的消費(fèi)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(jìn)一步增大產(chǎn)量。同時(shí)高新科技的帶動(dòng)和應(yīng)用，加上人們的環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，大多廠商企業(yè)都開始依照環(huán)保規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(diǎn)，也將是今后的一大趨勢(shì)。

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(jìn)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(dòng)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(gè)新的臺(tái)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(duì)電子產(chǎn)品、數(shù)字機(jī)頂盒和GPS模塊的消費(fèi)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(jìn)一步增大產(chǎn)量。同時(shí)高新科技的帶動(dòng)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(shí)加強(qiáng)，大多廠商企業(yè)都開始依照環(huán)保規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(diǎn)，也將是今后的一大趨勢(shì)。

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(jī)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(shì)。

繞線電阻的歷史比較悠久，主要運(yùn)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(kuò)大到了負(fù)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(jìn)行生產(chǎn)的。一般電阻進(jìn)行被覆層涂抹的材料選用的是有機(jī)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(shí)，電阻體在負(fù)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(duì)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(jī)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(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)顏料和其他各種助劑等，它粘結(jié)性強(qiáng)，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(jìn)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(shí)間和電阻器失效率的關(guān)系。

從中可得知，失效的三個(gè)階段各不相同。因?yàn)樵陔娮杵髡９ぷ鲿r(shí)，容易出現(xiàn)偶然失效現(xiàn)象，因此，對(duì)這一時(shí)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(duì)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(jī)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(shí)期，早期失效的失效率較高，且隨時(shí)間的增加而呈下降趨勢(shì)。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(yàn)不嚴(yán)格、設(shè)備出現(xiàn)故障等。

因此，必須加強(qiáng)電阻器的質(zhì)量管理，嚴(yán)格檢驗(yàn)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(fù)荷的老化篩選方法。在脈沖負(fù)荷時(shí)，由于瞬時(shí)間的負(fù)荷比較大，導(dǎo)致在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)功率的大爆發(fā)，它對(duì)電阻器的影響程度要遠(yuǎn)高于連續(xù)負(fù)荷。在這個(gè)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(dòng)和被動(dòng)兩部分，主動(dòng)部分主要是電阻絲，被動(dòng)部分多是基體、引出線和保護(hù)層等被加熱額部分。由于脈沖的突然負(fù)荷，主動(dòng)部分的熱量來不及散到被動(dòng)部分，致使主動(dòng)部分溫度急劇上升，然后等瞬間負(fù)荷一過，主動(dòng)部分的熱量會(huì)自動(dòng)散到被動(dòng)部分，使其溫度漸漸穩(wěn)定。圖2表示的就是主動(dòng)部分溫度的變化曲線。

脈沖負(fù)荷時(shí)，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(shí)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(shí)。

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(shí)。

脈沖老練有兩個(gè)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(gè)工作期間都可能出現(xiàn)，而且出現(xiàn)時(shí)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(shí)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(xì)，拉力太大易發(fā)生形變，拉力太小又會(huì)產(chǎn)生彈性變形，所以，阻值的穩(wěn)定性深受這個(gè)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(shí)間延長而不斷上升，引起耗損失效的原因主要有兩個(gè)，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(gè)領(lǐng)域，因此，發(fā)展環(huán)保型電阻器勢(shì)不可擋。

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