新型環保線繞電阻器特性分析

　　隨著消費電子產品、GPS模塊和數字機頂盒的需求上升，內地的電阻產業將穩步成長，產量還將進一步增長。同時在技術上不僅能做出精度高達0.001%的牢固可靠的電阻器，而且具有小體積且能適應集成電路需要的電阻網絡已經廣泛得到利用。此外，隨著市場上對產品環保意識的加強，大多數廠商都開端吸收歐盟的環保規定。因此，環保型電阻就成為內地電阻廠商的研發重點，其中ISO14001認證是一個風向標。

　　1 電阻器的發展

　　電阻器可分為非線繞電阻器和線繞電阻器。非線繞電阻器具有良好的高頻性能，因而在高精密利用方面占領主導地位。例如薄膜式電阻、塊狀電阻等都已在家用電器、集成電路中得到廣泛利用，微型化電阻、片式電阻、電阻網絡等隨著手機、MP3、汽車產業的需求，也在不斷發展并呈增長性需求趨勢。

　　線繞電阻器是一種歷史長久的品種，目前在大功率和高精密方面保持著重要地位。目前，線繞電阻器也在日新月異地發展著新型產品，例如線繞熔斷電阻器、大功率削磁線繞電阻、耐雷電沖擊線繞電阻、水冷線繞電阻等許多品種的大功率線繞電阻器，在功率上已經達到2 000 W以上。結構上已經延伸至泄放電阻箱、負載電阻柜等領域。陜西華星線繞電阻有限公司已于2002年通過了ISO14001認證，該公司還打算通過TL16949認證。為了重點開發適應國內外需求的無污染型環保產品，該公司已設計出新型環保線繞電阻器，功率由14～200 W，結構也有2、3引線和4引線等多種。

　　2 新型環保線繞電阻器的重要特點

　　新型環保線繞電阻的生產過程是嚴格按照ISO9001質量管理系統和ISO14001環境管理系統的程序文件進行工藝把持的。該產品被覆層采用高溫電絕緣無機涂料進行涂覆(封)。一般的電阻則采用有機或含有樹脂成份的涂料進行涂覆。在汽車或在大功率家電上利用該產品時，負荷功率下的電阻體發熱會導致涂料中的有毒有害氣體產生，從而對人體造成傷害或對環境產生污染。

　　高溫電絕緣無機涂料成份重要由硅酸鹽粉料、無機顏料、無機粘結劑和各種助劑組成，稀釋劑為水。其特點是具有較強的粘結度、可耐600℃以上高溫和800℃的熱沖擊，且具有阻燃性，其耐熱震性可達到300℃～室溫10次，而封層不開裂，同時在高溫下應無有毒、有害物質放出。

　　新型環保型線繞電阻的引線采用鍍鎳銅材，基體采用A75優質硬質陶瓷材料，電阻絲采用進口線材。

　　3 新型電阻的可靠性

　　所謂可靠性，就是指產品在規定條件下和規定時間內完成規定功效的能力。本文將可靠性用可靠度來定量地描寫。可靠度的定義是產品在規定條件和規定時間內完成規定功效的概率，用R表現。產品在規定的條件下和規定的時間內喪失規定功效，即產生失效的概率稱為累積失效概率，用F表現。可靠度與累積失效概率之和成為必定事件的概率為1，即：

　　產品在必定時間內的可靠度和累積失效概率可以通過大批實驗來斷定。例如取N個產品進行實驗，若在規定時間內有n個失效，則：

　　其中n，F，R均為時間t的函數。

　　這是把單位時間內失效的產品數與實驗總數之比稱為失效密度f(t)，它也是時間t的函數：

　　其中，△n(t)是在t～t+△t時間內失效的產品數，這樣，f(t)在0～t時間內的積分應等于：

　　失效密度用來反響產品在全部工作時間失效的散布情況。產品工作到t時刻后，在單位時間內失效的概率稱為失效率λ(t)，可用下式表現：

　　失效率比失效密度能更確實地反響產品涌現失效的可能性，它是標記產品可靠性的常用數量特點之一。失效率越低，可靠性越高。失效率可用%/103小時作單位。對高可靠性產品可用10-9/小時作單位，稱為非特。

　　電阻器產品在正常條件下利用的失效可分為三種類型，即早期失效、偶然失效和耗費失效。圖1所示是電阻器失效率與時間的關系曲線。從曲線上可看出三種失效的三個階段。由于偶然失效涌現在產品可靠工作的時代，研究這一時代的失效因素有重要意義。要進步產品的可靠性，必須加強產品對各種"應力"所能耐受的強度。這里所謂的"應力"是指對產品功效有影響的各種因素，如溫度、電壓電流、機械力等。

　　3.1 加速早期失效以進步可靠性

　　早期失效涌現在產品開端工作后的較早時代，其特點是失效率高，且失效率隨時間增長迅速降落。早期失效由制作工藝毛病、原料毛病、設備故障、質量檢驗不嚴等因素造成。

　　首先，對原材料和工藝的嚴格檢驗，同時加強產品的質量管理可對工藝制作過程中導致的早期失效產品進行有效把持。

　　其次可采用脈沖直流功率負荷的老化篩選方法來進步產品的可靠性。在脈沖負荷情況下，由于瞬時負荷較大，功率集中在一個短時間內產生，它對電阻器的作用比持續負荷更為強烈。事實上，導電元件的瞬時過熱是 重要的。從熱的觀點看，電阻器可分為主動部分和被動部分，主動部分為電阻絲，被動部分為被加熱部分如基體、掩護層和引出線等。在脈沖持續時間內，主動部分產生的熱量來不及疏散到被動部分，會使主動部分迅速升溫，然后在脈沖時間內，主動部分積蓄的熱量會向被動部分傳送，從而使溫度逐漸回到一個牢固值。圖2所示是主動部分的溫度變更曲線。 12下一頁

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