二章常用元件可靠能与选择

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1、下一页第二章第二章 常用元件可靠性能与选择常用元件可靠性能与选择谈英姿谈英姿东南大学自控系工业自动化教研室东南大学自控系工业自动化教研室2005-2006学年学年 第第2学期学期NEXTRETNSTOP第第 2 页页本章主要内容本章主要内容l元件的失效特性元件的失效特性l元件的失效机理元件的失效机理l元件的选择与降额使用元件的选择与降额使用l电阻器性能比较及应用电阻器性能比较及应用l电容器特性及应用电容器特性及应用l数字集成电路特性与型号数字集成电路特性与型号l高速高速CMOS54/74HC系列接口设计系列接口设计l半导体器件的选择半导体器件的选择l元器件的装配工艺对可靠性影响元器件的装配工艺

2、对可靠性影响NEXTRETNSTOP第第 3 页页元件的失效特性元件的失效特性l元件的失效规律元件的失效规律 早期失效期，稳定工作期和衰老期早期失效期，稳定工作期和衰老期l元件的失效形式元件的失效形式 突然失效、退化失效、局部失效和全局失效突然失效、退化失效、局部失效和全局失效NEXTRETNSTOP第第 4 页页元件的失效机理元件的失效机理l温度影响温度影响l湿度影响湿度影响l电压影响电压影响l振动、冲击影响振动、冲击影响NEXTRETNSTOP第第 5 页页元件的选择与降额使用元件的选择与降额使用l元件的选择准则元件的选择准则 满足性能要求满足性能要求 满足可靠性要求满足可靠性要求 选用经

3、实践检验证明性能优良的定型元件选用经实践检验证明性能优良的定型元件 尽量减少元器件的品种、型号尽量减少元器件的品种、型号 尽量选用符合国标和部标的元器件尽量选用符合国标和部标的元器件 考虑整机的工作环境考虑整机的工作环境 考虑产品的成本考虑产品的成本l元件的降额设计元件的降额设计 使元器件在低于其额定应力情况下工作使元器件在低于其额定应力情况下工作 合理的降额是提高元器件和零部件可靠性的有合理的降额是提高元器件和零部件可靠性的有效方法效方法NEXTRETNSTOP第第 6 页页电阻器性能比较及应用电阻器性能比较及应用NEXTRETNSTOP第第 7 页页电阻器的噪声与频率特性电阻器的噪声与频率

4、特性l交流电通过电阻器时，电阻器在一定的频交流电通过电阻器时，电阻器在一定的频率下呈现出电感性或电容性，从而使工作率下呈现出电感性或电容性，从而使工作状态发生变化。状态发生变化。一般情况下，分布电容 为0.20.5 ，包括引线电感在内，剩余电感 为1030nHdCpFsLNEXTRETNSTOP第第 8 页页电阻器的噪声与频率特性电阻器的噪声与频率特性l交流信号通过高阻值电阻时，电阻器交流信号通过高阻值电阻时，电阻器主要呈现出容性，阻抗因分布电容而主要呈现出容性，阻抗因分布电容而减小。减小。l当频率为当频率为100kHz时，对地电容为时，对地电容为5pF,分布电容为分布电容为0.5pF时，实际

5、电阻值的时，实际电阻值的变化幅值在变化幅值在10%以上。以上。NEXTRETNSTOP第第 9 页页电阻器的选择电阻器的选择NEXTRETNSTOP第第 10 页页碳膜固定电阻器碳膜固定电阻器l1、较低价格的电阻器、较低价格的电阻器 l2、小体积，可节省安装空间、小体积，可节省安装空间 l3、宽电阻值范围：、宽电阻值范围：168Ml4、有散装、纸带和卷轴包装形式、有散装、纸带和卷轴包装形式 l5、额定功率：、额定功率：1/6W2W l6、可提供各种引线整形产品、可提供各种引线整形产品NEXTRETNSTOP第第 11 页页金属膜固定电阻器金属膜固定电阻器1、温度系数从、温度系数从25到到150

6、ppm/ 2、小体积，可节省安装空间、小体积，可节省安装空间 3、宽电阻值范围：、宽电阻值范围：2.25.6M 4、极低的噪声、电抗和电压系数、极低的噪声、电抗和电压系数 5、有散装、纸带和卷轴包装形式、有散装、纸带和卷轴包装形式 6、可提供各种引线整形产品、可提供各种引线整形产品NEXTRETNSTOP第第 12 页页金属氧化膜固定电阻器金属氧化膜固定电阻器1、具有大负荷下的优良耐久性、具有大负荷下的优良耐久性 2、阻值允许偏差、阻值允许偏差5%（2%、10%）3、阻燃性结构，安全性好、阻燃性结构，安全性好 4、有散装、纸带和卷轴包装形式、有散装、纸带和卷轴包装形式5、耐高温性能优越、耐高温

7、性能优越 NEXTRETNSTOP第第 13 页页瓷壳固定电阻器瓷壳固定电阻器 1、小型化大功率，在大负荷下耐久性优良、小型化大功率，在大负荷下耐久性优良 2、由瓷壳填封导热材料结构，安全性高、由瓷壳填封导热材料结构，安全性高 3、有线绕和金属氧化膜两种芯体、有线绕和金属氧化膜两种芯体 4、电阻值范围宽（可达、电阻值范围宽（可达0.175k）NEXTRETNSTOP第第 14 页页其他电阻器其他电阻器l排阻排阻 电位器电位器NEXTRETNSTOP第第 15 页页电阻器的选择电阻器的选择NEXTRETNSTOP第第 16 页页电阻器使用的注意事项电阻器使用的注意事项l降低功率额定值使用降低功率

8、额定值使用l脉冲负载时电阻的功率降额使用脉冲负载时电阻的功率降额使用l降低额定电压值的使用降低额定电压值的使用NEXTRETNSTOP第第 17 页页电阻器的型号命名及标称阻值电阻器的型号命名及标称阻值l电阻器的型号一般由四部分组成：电阻器的型号一般由四部分组成： 主称；材料；分类；序号主称；材料；分类；序号颜色棕 红橙黄绿蓝紫灰白黑金银无色数字1234567890-允许偏差-5%10%20%NEXTRETNSTOP第第 18 页页色码电阻识别口诀色码电阻识别口诀l棕棕1红红2橙是橙是3l45黄绿黄绿6是蓝是蓝l7紫紫8灰灰9是白是白l黑色圆圈大鸭蛋黑色圆圈大鸭蛋l金银本是负金银本是负1,2l

9、色码电阻记周全色码电阻记周全NEXTRETNSTOP第第 19 页页电阻器的型号命名及标称阻值电阻器的型号命名及标称阻值NEXTRETNSTOP第第 20 页页电容器特性及应用电容器特性及应用l电容器是电子线路中不可缺少的一种储能电容器是电子线路中不可缺少的一种储能元件。利用电容器的冲放电作用，既可实元件。利用电容器的冲放电作用，既可实现信号的耦合、积分和滤波作用，又可实现信号的耦合、积分和滤波作用，又可实现对干扰信号的去耦或旁路作用。现对干扰信号的去耦或旁路作用。l电容器的等效电路电容器的等效电路l电容器的种类及选用电容器的种类及选用l电容器的使用注意事项电容器的使用注意事项l电容器的型号及

10、容量表示法电容器的型号及容量表示法NEXTRETNSTOP第第 21 页页电容器的等效电路电容器的等效电路l介质损耗介质损耗l绝缘电阻绝缘电阻l等效串联电感等效串联电感l电容器的介质吸收特性电容器的介质吸收特性NEXTRETNSTOP第第 22 页页电容器的种类及选用电容器的种类及选用电容的基本单位用法拉（电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单）表示，其它单位还有：毫法（位还有：毫法（mF）、微法（）、微法（uF）、纳法）、纳法（nF）、皮法（）、皮法（pF）电容器的基本结构是两块靠得很近，但彼电容器的基本结构是两块靠得很近，但彼此绝缘的金属极板。此绝缘的金属极板。NEXTRETNSTOP第第

11、 23 页页电容器的种类及选用电容器的种类及选用l云母电容器（云母电容器（CY）l纸介电容器（纸介电容器（CZ）l陶瓷电容器（陶瓷电容器（CC）l塑料介质电容器（塑料介质电容器（CB,CL）l电解电容器（电解电容器（CD） 铝电解电容（成本低，容量大，耐热性差，稳定性差）铝电解电容（成本低，容量大，耐热性差，稳定性差） 钽电解电容（成本高，精度高，体积小，漏电小）钽电解电容（成本高，精度高，体积小，漏电小）l云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在电容器

12、居中（大约在0.005uF1.0uF）；通常电解）；通常电解电容器的容量较大。电容器的容量较大。NEXTRETNSTOP第第 24 页页各种电容器各种电容器l 陶瓷电容NEXTRETNSTOP第第 25 页页铝电解电容器铝电解电容器 成本低，容量大，耐热性差，稳定性差成本低，容量大，耐热性差，稳定性差 NEXTRETNSTOP第第 26 页页薄膜电容器薄膜电容器l薄膜电容器具有容量稳定、可靠性高、损薄膜电容器具有容量稳定、可靠性高、损耗小、绝缘电阻高等特点。耗小、绝缘电阻高等特点。NEXTRETNSTOP第第 27 页页钽电解电容器钽电解电容器l成本高，精度高，体积小，漏电小成本高，精度高，体

13、积小，漏电小 NEXTRETNSTOP第第 28 页页陶瓷电容器陶瓷电容器l瓷介电容是用氧化钛、钛酸钡、钛酸锶等瓷介电容是用氧化钛、钛酸钡、钛酸锶等材料制成陶瓷材料制成陶瓷, 并以此作为介质而制成的电并以此作为介质而制成的电容器，这种电容器广泛使用于各种电子设容器，这种电容器广泛使用于各种电子设备中。备中。NEXTRETNSTOP第第 29 页页电容器的使用注意事项电容器的使用注意事项l注意电容器的耐压注意电容器的耐压l注意环境温度注意环境温度l注意电解电容的极性注意电解电容的极性l注意电容器产生的干扰噪声注意电容器产生的干扰噪声电容器的型号及容量表示法电容器的型号及容量表示法NEXTRETN

14、STOP第第 31 页页电容器介质材料电容器介质材料字母字母 电容器介质材料电容器介质材料 字母字母 电容器介质材料电容器介质材料 A 钽电解钽电解 L 聚脂等极性有机薄膜聚脂等极性有机薄膜B 聚笨乙烯等非极性有机薄膜聚笨乙烯等非极性有机薄膜 N 铌电解铌电解C 高频陶瓷高频陶瓷 O 玻璃膜玻璃膜D 铝电解铝电解 Q 漆膜漆膜E 其他材料电解其他材料电解 T 低频陶瓷低频陶瓷G 合金电解合金电解 V 云母纸云母纸H 纸膜复合纸膜复合 Y 云母云母I 玻璃釉玻璃釉 Z 纸纸J 金属化纸金属化纸NEXTRETNSTOP第第 32 页页电容的用途电容的用途1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。隔

15、直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路路 4滤波：这个对滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。 5温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。改善电路的稳定性。 6计时：电容器与电阻器配合

16、使用，确定电路的时间常数。计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 8整流整流 ：整流其实是二极管的作用，电容可以用在整流电路中，利用电容：整流其实是二极管的作用，电容可以用在整流电路中，利用电容的充放电，对电压进行平滑的充放电，对电压进行平滑.9储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。电能可以供一个手机使用一天。