Rambler's
Top100


Rambler's
Top100

Статьи

Стабильность резисторов в условиях эксплуатации.

Назад

Воздействия эксплуатационных факторов в процессе испытаний и работы резисторов в составе аппаратуры, а также в условиях хранения изделий и аппаратуры приводят к изменению их параметров, в первую очередь к изменению основного параметра — омического сопротивления.

Изменение сопротивления резисторов складывается из обратимого временного изменения сопротивления, обусловленного наличием тем­пературного коэффициента сопротивления и шунтирующим влиянием проводимости изоляционных материалов и воздуха (наличие влаги на поверхности резистора, ионизация воздушного промежутка), и необра­тимого (остаточного) изменения сопротивления. Наибольшие необратимые изменения сопротивления резисторов вызываются электрической нагрузкой, повышенной температурой и повышенной влажностью окружающей среды и в ряде случаев действием проникающей радиации.

Характер действия электрической нагрузки и температуры на резисторы идентичен (тепловое старение). Однако за счет локальных перегревов в резистивном элементе и контактных узлах повышение электрической нагрузки приводит, как правили, к большему изменению сопротивления, чем соответствующее повышение окружающей темпера­туры. Степень влияния электрической нагрузки и температуры на пара­метры резисторов зависит от конструктивного исполнения резисторов, примененных материалов и особенностей технологии их производства.

Среди непроволочных резисторов наиболее устойчивыми к дей­ствию данных факторов являются углеродистые, тонкослойные керметные (металлодиэлектрические) и металлоокисные резисторы. Величина изменения сопротивления этих резисторов зависит от соотношения между интенсивностями различных компонентов старения, которые могут приводить как к уменьшению (за счет структурных изменений про­водящего элемента, выделения из него летучих веществ, отвердевания защитного покрытия), так и к увеличению сопротивления (за счет окис­ления проводящего материала и переходных контактов, абсорбции га­зов и паров из окружающей среды). Уменьшение сопротивления металло-диэлектрических резисторов (МЛТ, МТ и др.) чаще всего наблюдается при эксплуатации резисторов в облегченном тепловом режиме, когда преимущественное значение имеют отрицательные компоненты старе­ния. Углеродистые резисторы (ВС, 61-4 и др.) из-за недостаточной плот­ности проводящего слоя могут уменьшать свое сопротивление в течение длительного времени {сотни—тысячи часов) и в предельно допустимых по нормативно-технической документации (НТД) нагрузочных ре­жимах.

Стабильность композиционных резисторов определяется в основ­ном стабильностью связующих диэлектрических материалов, входящих в состав резистивной композиции. Наибольшей нестабильностью отличаются композиционные резиcтopы с проводящим элементом на органической основе (КИМ, КЛМ, СП, СПЗ-6, СПЗ-10М и др.) Происходящие в процессе эксплуатации отверждение и объемная усадка связующего материала приводят к уменьшению сопротивления, а его термоокислительная деструкция — к увеличению сопротивления. Процесс полимеризации заканчивается обычно через несколько сотен часов и более в зависимости от теплового режима резистора, после чего начинается незначительное непрерывное возрастание сопротивления за счет разрушения связующей основы. Среди композиционных переменных резисторов наиболее стабильны керметные резисторы.

Изменение сопротивления проволочных резисторов определяется процессами старения проволоки и контактных узлов, среди которых основную роль играют окислительные процессы, приводящие к увеличению сопротивления. В начальный период эксплуатации проволочных резисторов при небольших тепловых и электрических нагрузках, когда процессы окисления замедлены, может иметь место уменьшение сопротивления, связанное со снятием внутренних напряжений в проволоке и
изменением ее микроструктуры. Снижение электрической прочности эмалевого покрытия проводов в результате его термоокислительной деструкции приводит к замыканию витков намотки и уменьшению сопротивления резисторов с многослойной намоткой.

Прохождение электрического тока вызывает интенсификацию тепловых процессов в дефектных местах любого резистивного элемента независимо от использованных материалов и технологии его изготовления. Локальные перегревы приводят к увеличению сопротивления рези­сторов в результате окисления околодефектных участков проводящего элемента, а при высоких уровнях перегревов происходит его перегора­ние (полная потеря проводимости).

Повышенная влажность вызывает, как правило, увеличение сопро­тивления резистора. Наибольшие необратимые изменения характерны для композиционных (на органической связке) и углеродистых резисто­ров. Во влажной среде происходит набухание органических связующих; влага, внедряясь в структуру резистивного материала непроволочных резисторов, нарушает контакты между межкристаллическими прослой­ками или зернами проводящего элемента, проникает в контактные узлы, вызывая коррозию контактной арматуры.

К действию влаги особенно чувствительны электрически слабо нагруженные углеродистые, металлодиэлектрические и металлоокисные резисторы со спиральной нарезкой проводящего слоя (в частности, высокоомные резисторы), материал которого окисляется атомарным кисло­родом, выделяющимся при электролизе поглощенной влаги. Электро­химическое разрушение может привести к полной потере прово­димости.

Необратимые изменения сопротивления проволочных резисторов при эксплуатации во влажной среде невелики, Однако при нахождении токопроводящих деталей резисторов под напряжением может иметь место электрохимическая коррозия проводов, протекающая тем интен­сивнее, чем меньше сопротивление изоляции, выше влажность и концентрация агрессивных примесей в окружающей среде. В результате может произойти обрыв провода намотки.

Объемное увлажнение изоляционных деталей в условиях повышен­ной влажности приводит к снижению сопротивления изоляции резисто­ров. Скорость проникновения влаги зависит от влаямостных характе­ристик изоляционных материалов (коэффициента диффузии влаги, растворимости и влагопроницаемости), толщины защитного покрытия, тем­пературы и влажности окружающей среды.

Характер и степень изменения сопротивления резисторов под воз­действием гамма- и нейтронного излучения зависят от характеристик излучения, конструктивных и технологических особенностей резисто­ров и примененных в них материалов.

В результате ионизации вещества в материалах конструкции рези­стора и в окружающем его воздухе протекают ионизационные токи, резко увеличивающие шунтирующее влияние проводящих материалов изоля­ционного основания, защитного покрытия и воздуха и вызывающие вре­менное уменьшение сопротивления резисторов. Эффект шунтирования тем существеннее, чем интенсивнее излучение, а относительная доля шунтирования увеличивается с увеличением номинального сопротивле­ния резистора.

Необратимые изменения параметров резисторов, обусловленные устойчивыми изменениями характеристик материалов, использованных в конструкции резисторов, зависят как от величины общей поглощен­ной дозы гамма-излучения, так и от величины нейтронных потоков и их энергетического спектра.

Причинами необратимых изменений сопротивления углеродистых пленочных резисторов могут быть образования дефектов структуры и химические изменения резистивного материала (увеличение сопротив­ления), композиционных резисторов — нарушение структуры связую­щих органических материалов в проводящей композиции (уменьшение сопротивления). Наиболее радиационно-стойкими являются проволоч­ные резисторы, параметры которых не изменяются при облучении быст­рыми нейтронами вплоть до потоков плотностью 1018 нейтронов/см2.

Назад

Добавить комментарий

 
© РЕОМ, 2006
создание сайта интернет-агентство "Волекс"
Продвижение сайта - интернет-агентство "Волекс"