電阻器類 四種主要類型和相應(yīng)的常見損壞模式

電子元器件在使用過程中，常常會出現(xiàn)失效和故障，影響設(shè)備的正常工作。文本分析了常見元器件的失效原因和常見故障。

電子設(shè)備中絕大部分故障最終都是由于電子元器件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障類型，有時直接就可以迅速找出故障元件，有時只需通過簡單的電阻或電壓測量即可找出故障。

電阻器類

電阻器類元件包括電阻元件和可變電阻元件，固定阻值電阻通常稱為電阻器，可變阻值電阻通常稱為電位器。電阻器類元件在電子設(shè)備中使用的數(shù)量很大，并且是一種消耗功率的元件，由于電阻器失效導致電子設(shè)備故障的比率比較高，據(jù)統(tǒng)計約占15%。電阻器失效的模式和原因與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝特點和使用條件等有密切關(guān)系。電阻器的失效可分為兩大類：致命失效和參數(shù)漂移失效。根據(jù)統(tǒng)計，致命失效是電阻器失效的主因，佔總故障85%~90%。其中包括斷路、機械損傷、接觸損壞、短路、絕緣和擊穿等原因，只有10%左右是由阻值漂移導致失效。

電阻器電位器失效的機理視類型不同而不同。非線形電阻和電位器主要的失效模式為開路、阻值漂移、引線機械損傷和接觸損壞；線形電阻和電位器主要的失效模式為開路、引線機械損傷和接觸損壞。電阻器的四種主要類型和相應(yīng)的常見損壞模式如下：

（1）碳膜電阻器

引線斷裂、基體缺陷、膜層均勻性差、膜層刻槽缺陷、膜材料與引線端接觸不良和膜與基體污染等。

（2）金屬膜電阻器

電阻膜不均勻、電阻膜破裂、引線不牢、電阻膜分解、銀遷移、電阻膜氧化物還原、靜電荷作用、引線斷裂和電暈放電等。

（3）線繞電阻器

接觸不良、電流腐蝕、引線不牢、線材絕緣不好和焊點熔解等。

（4）可變電阻器

接觸不良、焊接不良、接觸簧片破裂或引線脫落、雜質(zhì)污染、環(huán)氧膠不好和軸傾斜等。

電阻器容易產(chǎn)生變質(zhì)和開路故障，變質(zhì)后阻值往往會向變大的方向漂移。電阻器一般不進行修理，而是直接更換。對于線繞電阻，當電阻絲燒斷時，某些情況下可將燒斷處重新焊接后使用。

電阻器變質(zhì)多是由于散熱不良、過分潮濕或制造時產(chǎn)生缺陷等原因造成的，而燒壞則是因電路不正常如短路和過載等原因所引起。電阻燒壞通常源于兩種情況，一種是電流過大使電阻發(fā)熱引起電阻燒壞。此時電阻表面可見焦糊狀，很容易發(fā)現(xiàn)。另一種情況是由于瞬間高壓加到電阻上引起電阻開路或阻值變大。這種情況下，電阻表面一般沒有明顯改變，在高壓電路中經(jīng)?？砂l(fā)現(xiàn)存在這種故障現(xiàn)象的電阻。

可變電阻器或電位器主要有線繞和非線繞兩種。它們共同的失效模式有：參數(shù)漂移、開路、短路、接觸不良、動噪聲大和機械損傷等。從實際數(shù)據(jù)來看，實驗室試驗與現(xiàn)場使用之間主要的失效模式差異較大。實驗室故障以參數(shù)漂移居多，而現(xiàn)場使用中則以接觸不良、開路居多。

電位器接觸不良的故障，在現(xiàn)場使用中普遍存在。此類故障在電信設(shè)備中達90%，在電視機中約占87%，故接觸不良對電位器而言是致命的。造成接觸不良的主要原因如下：

（1）接觸壓力太小、簧片應(yīng)力松弛、滑動接點偏離軌道或?qū)щ妼?、機械裝配不當或過大的機械負荷（如碰撞、跌落等）導致接觸簧片變形等。

（2）導電層、接觸軌道氧化或污染，引致接觸處形成各種不導電的膜層。

（3）導電層或電阻合金線磨損或燒毀，造成滑動點接觸不良。

電位器開路失效主要是由局部過熱或機械損傷造成的。例如，電位器的導電層或電阻合金線氧化、腐蝕、污染或者工藝不當（如繞線不均勻、導電膜層厚薄不均勻等）引起過大負荷，產(chǎn)生局部過熱，使電位器燒壞而開路；滑動觸點表面不光滑，接觸壓力又過大，將使繞線嚴重磨損而斷開，導致開路；電位器選擇與使用不當，或電子設(shè)備的故障危及電位器，使其處于過負荷或在較大的負荷下工作。這些都將加速電位器的損傷。

電容器類

電容器常見的故障現(xiàn)象主要有擊穿、開路、電參數(shù)退化、電解液泄漏及機械損壞等。導致這些故障的主要原因如下：

（1）擊穿

介質(zhì)中存在疵點、缺陷、雜質(zhì)或?qū)щ婋x子；介質(zhì)材料老化；電介質(zhì)發(fā)生電化學擊穿；在高濕度或低氣壓環(huán)境下極間邊緣飛弧；在機械應(yīng)力作用下電介質(zhì)瞬時短路；金屬離子遷移形成導電溝道或邊緣飛弧放電；介質(zhì)材料內(nèi)部氣隙擊穿造成介質(zhì)電擊穿；介質(zhì)在制造過程中發(fā)生機械損傷；介質(zhì)材料分子結(jié)構(gòu)改變以及外加電壓高于額定值等。

（2）開路

擊穿引起電極和引線絕緣；電解電容器陽極引出箔被腐蝕斷（或機械折斷）；引出線與電極接觸點形成氧化層而造成低電平開路；引出線與電極接觸不良或絕緣；電解電容器陽極引出金屬箔因腐蝕而導致開路；工作電解質(zhì)干涸或凍結(jié)；在機械應(yīng)力作用下電解質(zhì)和電介質(zhì)之間瞬時開路等。

（3）電參數(shù)退化

潮濕與電介質(zhì)老化與熱分解；電極材料的金屬離子遷移；殘余應(yīng)力存在和變化；表面污染；材料的金屬化電極的自愈效應(yīng)；工作電解質(zhì)揮發(fā)和變稠；電極被電解腐蝕或化學腐蝕；引線和電極接觸電阻增加；雜質(zhì)和有害離子的影響。

由于實際應(yīng)用中的電容器是在工作應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力的綜合作用下工作的，因而會產(chǎn)生一種或幾種失效模式和失效機理，有時候某單一種失效模式更會導致其他失效模式或失效機理串聯(lián)發(fā)生。例如，溫度應(yīng)力既可以促使表面氧化、加快老化的影響程度和電參數(shù)退化，又會促使電場強度下降，使介質(zhì)擊穿更早到來。這些應(yīng)力的影響程度都是時間的函數(shù)。因此，電容器的失效機理與產(chǎn)品的類型、材料的種類、結(jié)構(gòu)的差異、制造工藝及環(huán)境條件和工作應(yīng)力等諸多因素有密切關(guān)系。

擊穿故障通常非常容易發(fā)現(xiàn)，但遇上有多個元件并聯(lián)的情況，要確定具體的故障元件卻較為困難。開路故障可通過將相同型號和容量的電容與被檢測電容并聯(lián)來判定，觀察電路功能是否恢復來實現(xiàn)。電容電參數(shù)變化的檢查卻較為麻煩，一般可按照下面方法進行：

首先應(yīng)將電容器的其中一條引線從電路板上燙下來，以避免周圍元件的影響。其次根據(jù)電容器的不同情況用不同的方法進行檢查。

（1）電解電容器的檢查。將萬用表置于電阻檔，量程要視乎被測電解電容的容量及耐壓大小而定。測量容量小、耐壓高的電解電容，量程應(yīng)位于R×10kW檔；測量容量大、耐壓低的電解電容，量程應(yīng)位于R×1kW檔。觀察充電電流的大小、放電時間長短（表針退回的速度）及表針最后指示的阻值。

電解電容器質(zhì)量好壞的鑒別方法如下：

（1）充電電流大，表針上升速度快，放電時間長，表針退回速度慢，說明容量足。

（2）充電電流小，表針上升速度慢，放電時間短，表針退回速度快，說明容量小、質(zhì)量差。

（3）充電電流為零，表針不動，說明電解電容器已經(jīng)失效。

（4）放電到最后，表針退回到停止時指示的阻值大，說明絕緣性能好，漏電少。

（5）放電到最后，表針退回到停止時指示的阻值小，說明絕緣性能差，漏電嚴重。

（2）容量為1mF以上的電容器檢查?？捎萌f用表電阻檔（R×10kW）同極性多次測量法來檢查漏電程度及是否擊穿。將萬用表的兩根表筆與被測電容的兩根引線碰一下，觀察表針是否有輕微的擺動。對容量大的電容，表針擺動明顯；對容量小的電容，表針擺動不明顯。緊接著用表筆再次、三次、四次碰電容器的引線（表筆不對調(diào)），每碰一次都要觀察針是否有輕微的擺動。如從第二次起每碰一次表針都擺動一下，則說明此電容器有漏電。如接連幾次碰時表針均不動，則說明電容器是好的。如果第一次相碰時表針就擺到終點，則說明電容器已經(jīng)被擊穿。另外，對于容量為1mF~20mF的電容器，有的數(shù)字萬用表可以測量。

（3）容量為1mF以下的電容器檢查?？梢允褂脭?shù)字萬用表的電容測量檔較為準確地測得電容器的實際數(shù)值。若沒有帶電容測量功能的數(shù)字萬用表，便只能用歐姆檔檢查它是否擊穿短路。用完好的相同容量電容器與被懷疑的電容器并聯(lián)，檢查它是否開路。

（4）電容器參數(shù)的精確測量。單個電容器容量的精確測量可使用LCR電橋，耐壓值的測量可采用晶體管特性測試儀。