电阻基础知识(六)-电阻的失效模式和失效机理

失效情况包括：
器件没有像手册中约定的功能，如部分功能丧失、关键参数发生变化、有损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性。

失效模式：各种失效的现象及其表现形式
失效机理：导致失效的物理、化学、热力学或其他过程

电阻的主要失效模式：

开路，主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤
短路：银的迁移，电晕放电。

电阻的失效机理分析：

工作条件或环境条件发生的各种理化过程是引起电阻失效的原因。

一、导电材料的结构变化：

1.结晶化：

薄膜电阻的导电膜层一般用气相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势，会使导电材料内部趋于致密化，常会引起电阻减小。结晶化速度随温度提高而加快。

2.内应力：

电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径越小或膜层越薄，应力影响越显著。一般可以采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用中逐步消除。

结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻使用过程中终止，可以认为电阻工作期间内这两个过程以近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约为原阻值的千分之几。（那结晶化和内应力这一块就不需要我们用户操心）

3.电负荷高温老化：

任何情况下，电负荷均会加速电阻的老化进程，并且电负荷对加速电阻老化的作用比升高温度更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升高10摄氏度，寿命缩短一半。如果过负荷使电阻温升超过额定负荷时温升50摄氏度，则电阻的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。通过不到4个月的加速寿命实验，即可考核电阻在10年期间的工作稳定性。
对用户来说，可以用来做测试（一般电阻的测试直接看数据手册），也可以警告用户不要高温一直烫着电阻。防止烫坏。

4.直流负荷-电解作用：

直流负荷作用下，电解作用导致电阻老化。电解发生在刻槽电阻槽内，电阻基体所含的碱金属离子在槽间电场中位移，产生离子电流。湿气存在时，电解过程更加剧烈。碳膜或金属膜发生电解氧化，金属氧化膜发生电解还原。对于高阻薄膜电阻，电解作用的后果是使阻值增大甚至开路，沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏现象。在潮热环境下进行直流负荷试验，可全面考核电阻基材料与膜层的抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能。

二、硫化：

贴片电阻的内部电极采用了银，如果有硫黄成分的气体从保护膜和电镀层之间的缝隙侵入，就会发生化学反应（硫化反应），硫化银不导电，电阻值逐渐增大，直至开路。

三、气体吸附与解析：

膜式电阻的电阻膜在晶粒边界上或导电颗粒和黏合剂部分，总可能吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值合成膜电阻是在常压下制成的，其在真空或低压工作时，将因气压降低面解吸部分气体，从面改变导电颗粒之问的接触，使阻值减小，同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，使阻值增大，如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间则会提高电阻成品的阻值稳定性温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与解吸发生在电阻体表面，因此对膜式电阻的影响较为显著，阻值变化可达
1%-2%。
那就是在大气压变化明显的时候要考虑以下这个问题。

四、氧化

氧化是长期起作用的因素（与吸附不同），氧化过程由电阻体表面开始，逐步向内部深入，除贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大，电阻膜层越薄，氧化影响就越明显防止氧化的根本措施是密封（金属，陶瓷、玻璃等无机材料）采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封不能完全防止保护层透湿或透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的一些新的老化问题

五、有机保护层的影响

有机保护层形成过程中，会放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸气、热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值的增大此过程虽可持续1-2年，但显著影响阻值的时间为2-8个月，为了保证成品的阻值稳定性，把产品在库房中搁置一段时间再出厂是比较适宜的

六、机械损伤

电阻是否可靠很大程度上取决于电阻的机械性能。电阻体、引线帽和引出线等均应具有足够的机械强度，基体缺陷、引线损坏或引线断裂均可导致电阻失效

总结

对于用户来说，电阻方面考虑温度、电负荷即功率、还有大气压变化是否太大、还有硫黄气体问题。