|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы контактного узла, нпрушения контакта между подвижной системой и проводящим элементом переменных резисторов, потери герметичности и др. при этом наиболее опасными являются вибрационные нагрузки в области частот, совпадающих с собственными (резонансными) частотами резисторов, величина которых зависит от способа крепутеиия, рабочей длины выводов, диаметра вывода и массы резистора. Удары приводят к деформации отдельных деталей резисторов, к появлению сколов, трещин и изломов, пололше корпусов, разрушению паяных соединений, потере герметичности и нарушению контактов. Особенно опасно воздействие ударов с возмущающими частотами, близкими к собственным частотам резистора, поскольку это приводит к возникновению больших разрушающих усилий, прикладываемых к его деталям и узлам. Радиационные воздействия и факторы космического пространства. Запуск космических объектов, развитие атомной энергетики и ее нсполь-зозание в атомных двигателях выдвинули новые требования к работоспособности электронной и радиотехнической аппаратуры и комплектующих элементов, в том числе резисторов, в полях радиационных излучений, в условиях высокого и сверхвысокого вакуума и сверхнизких температур. Среди различных видов радиации (облучение нейтронами и протонами, воздействие электронов, альфа-частиц, осколков ядер и гамма-лучей) наиболее опасны гамма- и иейтрониое излучение вследствие их высокой проникающей способноеги. Основными физико-химическими процессами, протекающими при этом в материалах и изменяющими эксплуатационные характеристики резисторов, являются радиационный разогрев и химические процессы в материглах (структурирование и деструкция в полимерах, окисление и т. п.). Характер и скорость их протекания зависят от плотности потока нейтронов и мощности дозы гамма-излучения, времени облучения, свойств магериалов резистора и условий эксплуатации (температура, влажность окружающей среды к т. д.). Ионизирующие излучения могут вызывать обратимые (временные) и необратимые (остаточные) изменения параметров резисторов. Обратимые изменения, как правило, являются следствием ионизашш материалов и окружающей среды; необратимые изменения связаны в основном с нарушением структуры проводящих и диэлектрических материалов. Радиационные нарушения структуры материалов ко[1струкции резисторов и сопровождающие их процессы газовыделеиия и особенно окисления в ряде случаев могут приводить к ухудциению их основных эксплуатационных характеристик: надежности и долговечности, износоустойчивости, термо- и влагостойкости, механической и электрической прочности. В высоком вакууме в результате ухудшения условии отвода тепла от резистора нарушается тепловой режим его работы, происходит перегрев резистора и выход его из строя. Экспериментально установлено, что для большинства типов резисторов допустимая электрическая нагрузка в условиях вакуума 0,00013 Па (10~ мм рт. ст.) и ниже не должна превышать 30-40% номинальной. При глубоком вакууме возможна также сублимация твердых материалов особенно органического происхождения. Газовыделение из материалов и потеря легколетучих компонентов при длительном пребывании материалов в вакууме вызывают изменение свойств, связанных с объемными электрическими и теплофизическими характеристиками материалов (электропроводности, теплопроводиости и др.), а также ухудшение их механической прочности, процесс с;блпмацим представляет опасность для электронной аппарат )ры при наличии в пей элементов, содержащих в незащищенном виде металлы с высоким давлением паров, такие как кадмий, магний, цинк (часто применяемые для гальванических покрытий). Сублимация и осаждение испарившихся частиц металла на более холодные говерх-ностп окружающего диэлектрика может приводить к созданию проводимости между токоведупшми частями в блоках аппаратуры. 4.2. СТАБИЛЬНОСТЬ РЕЗИСТОРОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ Воздействия рассмотренных ЕЬНе эксплуатационных факторов в процессе испытании 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 сопротивле1Шя, обусловленного наличиел! температурного коэффициента сопротивления н 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 правило, 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 кермет-ные Сметаллоднэлектрические) и металлоокнсные 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 сопротиьления (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, С1-4 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 Б состав резистивной композиции, Наибольшей нестабильностью отличаются композиционные резисторы с проводлщим элементом на органической основе (КИМ, КЛМ, СП, СПЗ-б, СПЗ-ЮМ и др.). Происходящие и процессе эксплуатации отверждение и об1>емиая усадка связующего материала приводят к уменьшению сопротивления, а его термоокислительиая 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 кермет-иые резисторы (например, СПЗ-31). 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 термоокислителькой 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 (па органической связке) и углеродистых резисторов. Во влажной среле 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 на; груженные углеродистые, металлодиэлектрические и металлоокисиыс резисторы со спиральной нарезкой проводящего слоя (в частности, вы-сокоомные резисторы), материал которого окисляется атомарным кислородом, выделяющимся при электроли-.е поглощенной влаги. Электрохимическое разрушение может привести к полной потере проводимости. Необратимые изменения сопротивления проволочных резисторов при эксплуатации во влажной среде невелики. Однако при нахождении токопрОБодящнх деталей резисторов под напряжением может иметь ыесто электрохимическая коррозия проводов, протекающая тем интенсивнее, чем меньше сопротивление изоляции, выше влажность и коицен» трация агрессивных примесей в окружающей среде. В результате может произойти обрыв провода намотки. Объемное увлажнение изолпциоиных деталей в условиях повышенной влажности приводит к снижению сопротивления изоляции резисторов. Скорость проникновения влаги зависит от влажиостных характеристик изоляционных материалов (коэффициента диффузии влаги, раст< 0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 |