Az elektronika területén az összetevők meghibásodása tartós kihívás, amely megzavarhatja a műveleteket, költséges állásidőt okozhat, és akár biztonsági kockázatokat is jelenthet. Dedikált alkatrész -hibaelemző szolgáltatóként mélyen belemerültünk a bonyolultságokba, amelyek az alkatrészek meghibásodását okozzák. Az egyik legelterjedtebb és káros tényező vége - az áram. Ebben a blogban megvizsgáljuk, hogy a túllépés miként okozhatja az összetevők meghibásodását, és különféle területeken, például az energiamodul öregedésének, a digitális (3C) termékvizsgálathoz és a LED hibás elemzéshez vezethet.
Megértés az aktuális
A túlzott áram akkor fordul elő, amikor az áram átfolyó árama meghaladja a névleges vagy megtervezett értéket. Ez különféle okok miatt történhet, beleértve a rövidzárlatokat, a tápegység hibáit vagy a nem megfelelő terhelési konfigurációkat. Egy jól megtervezett elektromos rendszerben az alkatrészeket annak alapján választják meg, hogy képesek -e egy meghatározott mennyiségű áramot normál működési körülmények között kezelni. Amikor ezt a határértéket megsértik, az összetevőt stressznek vetik alá, amelynek súlyos következményei lehetnek.
A túláram hőhatása
Az egyik elsődleges módszer - az áram okozza az összetevők meghibásodását, a túlzott hőtermelés révén. Joule törvénye szerint az ellenállásban (és a legtöbb elektronikus alkatrészt bizonyos mértékben rezisztens elemekként lehet modellezni) a (p = i^{2} r), ahol (p) a teljesítmény, az (i) az áram, és (r) az ellenállás. Amikor az áram (i) növekszik, az energia eloszlik, amikor a hő exponenciálisan növekszik.
Például egy energiamodulban az áram, a belső ellenállások, tranzisztorok és más alkatrészek gyors felmelegedését okozhatja. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, ezeknek az alkatrészeknek az anyag tulajdonságai megváltozhatnak. A vezető ellenállása általában növekszik a hőmérsékleten, ami viszont még több hőtermelést eredményez. Ez a pozitív visszacsatolási hurok gyorsan termikus kiszabadulási helyzethez vezethet. Ha a hőmérséklet meghaladja az összetevő maximális üzemi hőmérsékletét, akkor az összetevő egyenesen lebomlik vagy meghibásodhat.
A [Power modul öregedésének és a teszt ellenőrzésének] (/hiba -elemzés/komponens - hiba - elemzés/energia - modul - öregedés - és - teszt - ellenőrzés.html) munkájában végzett A magas hőmérsékletek miatt a forrasztási ízületek gyengülhetnek, a szigetelőanyagok lebonthatnak, és a félvezető anyagok elektromos tulajdonságaik változásait tapasztalják meg. Az idő múlásával ezek a hatások szakaszos hibákhoz vagy az energiamodul teljes bontásához vezethetnek.
A túláram által okozott mechanikai feszültség
A hőhatásokon kívül a túlzott áram mechanikai stresszt is indukálhat az alkatrészekben. Amikor egy nagy áram átfolyik egy vezetőn, akkor elektromágneses erőket hozhat létre. Ezek az erők a vezető rezgését vagy deformációt okozhatnak, különösen a magas áramú alkalmazásokban, például az energiaelosztó rendszerekben.
A nyomtatott áramköri táblákban (PCB -k) az áram - az áram a nyomok kibővítését és összehúzódását okozhatja a termikus és mechanikai feszültség miatt. Ez az ismételt tágulás és összehúzódás repedésekhez vezethet a nyomokban, amelyek megzavarhatják az elektromos csatlakozást, és az összetevő meghibásodását okozhatja. A [digitális (3C) termékvizsgálat] (/hiba - elemzés/komponens - hiba - elemzés/digitális - 3C - termék - tesztelés.html) tapasztalata szerint azt találtuk, hogy a 3C termékek PCB -k különösen érzékenyek az ilyen típusú kudarcra. Ezeknek a termékeknek a kompakt kialakítása gyakran azt jelenti, hogy korlátozott hely van a hőeloszláshoz és a mechanikus stressz enyhítéséhez, így kiszolgáltatottabbá válik a jelenlegi károk miatt.
Kémiai és anyagi lebomlás
A túlzott áram az alkatrészek kémiai és anyagi lebomlásához is vezethet. A nagy áramok az elektrokémiai reakciók előfordulhatnak az összetevőben. Például egy akkumulátorban, a töltés (ami a túlzott áram egy formája) az elektrolit bomlását okozhatja, ami gázképződést és az elektródaanyagok lebomlását eredményezheti.
Félvezető eszközökben az áram a szigetelő rétegek lebontását okozhatja. A túláramhoz kapcsolódó nagy elektromos mezők a dielektromos anyag ionizálását okozhatják, vezetőképes útvonalakat hozva létre, ahol nincs. Ez rövidzárlatokhoz és a félvezető eszköz állandó károsodásához vezethet. A [LED -es hibaelemzés] (/hiba - elemzés/komponens - hiba - elemzés/LED - hiba - elemzés.html) munkánk megmutatta, hogy a túláram a LED -ek foszfor -bevonatának lebomlását okozhatja, csökkentve a fénykimenetet és megváltoztatva a kibocsátott fény színét.
Hatás a félvezető eszközökre
A félvezető eszközök, például a tranzisztorok és az integrált áramkörök különösen érzékenyek a túlzott áramra. Egy tranzisztorban az áram, az áram okozhatja a csatornát túlmelegedéshez, ami egy olyan jelenséghez vezethet, amelyet Thermal Runaway néven ismertek. Ahogy a csatorna hőmérséklete növekszik, a töltőhordozók mobilitása csökken, ami viszont növeli az ellenállást és tovább növeli a hőmérsékletet. Ez azt okozhatja, hogy a tranzisztor ellenőrizetlen vezetőképességbe lép, ami kudarchoz vezet.
Az integrált áramkörök (ICS) szintén kiszolgáltatottak a túláramra. A modern IC -k kis méretaránya és magas csomagolási sűrűsége hajlamosabbá teszi őket a túlzott áram okaira. Az áram az IC fémcsatlakozásainak megolvadását vagy a szigetelő rétegek lebontását okozhatja, ami rövid áramköröket és funkcionális hibákat eredményez.
Megelőző intézkedések és kimutatás
Az alkatrészek meghibásodásának elkerülése érdekében a megfelelő védelmi mechanizmusok végrehajtása elengedhetetlen. Ez magában foglalhatja a biztosítékok, a megszakítók és az aktuális korlátozó ellenállások használatát. A biztosítékokat úgy tervezték, hogy megolvadjanak és megszakítsák az áramkört, amikor az áram meghaladja egy bizonyos értéket, míg a megszakítók visszaállítása után visszaállíthatók. Áram - A korlátozó ellenállások felhasználhatók az alkatrészen átáramló áram biztonságos szintre történő csökkentésére.
A védelmi mechanizmusok mellett az is fontos, hogy figyelemmel kísérjük a rendszer áramát. Ezt meg lehet tenni az aktuális érzékelők segítségével, amelyek valós időbeli információkat szolgáltathatnak az összetevőn keresztül áramló áramról. Az áram ellenőrzésével korán lehet észlelni az áramfeltételeket, és korrekciós intézkedéseket hajthat végre, mielőtt az alkatrész meghibásodása bekövetkezik.
Komponens kudarc -elemző szolgáltató szerepünk
Komponens meghibásodási elemző szolgáltatóként döntő szerepet játszunk abban, hogy ügyfeleink megértsék az összetevők meghibásodásának kiváltó okait. Ha egy összetevő meghibásodik a túláram miatt, akkor különféle technikákat alkalmazunk a hiba elemzésére. Ez magában foglalhatja a vizuális ellenőrzést, az elektromos tesztelést és az anyagi elemzést.
A vizuális ellenőrzés feltárhatja a termikus károsodások jeleit, például az alkatrész elszíneződését vagy elszíneződését. Elektromos tesztelés felhasználható az alkatrész elektromos tulajdonságainak mérésére, valamint a rövid áramkörök vagy nyitott áramkörök azonosítására. Az anyagi elemzés információt nyújthat az összetevő kémiai összetételéről és szerkezetéről, amely segíthet meghatározni, hogy volt -e valamilyen anyagi lebomlás a túláram miatt.
Részletes kudarc -elemzési jelentések készítésével segítünk ügyfeleinknek a megfelelő intézkedések megtételében a jövőbeli kudarcok megelőzése érdekében. Ez magában foglalhatja az áramkör újratervezését, a védelmi mechanizmusok fejlesztését vagy a robusztusabb alkatrészek kiválasztását.
Következtetés
Az áram az elektronikus rendszerekben az alkatrész meghibásodásának jelentős oka. Ez hőkárosodást, mechanikai stresszhez, kémiai és anyagi lebomláshoz, valamint a félvezető eszközök meghibásodásához vezethet. Komponens kudarc -elemző szolgáltatóként elkötelezettek vagyunk abban, hogy segítsünk ügyfeleinknek megérteni a túl - a jelenlegi - kapcsolódó hibák kiváltó okait, és proaktív intézkedéseket hozunk azok megelőzésére.
Ha az elektronikus rendszerekben összetevők hibáit tapasztalja, és azt gyanítja, hogy az áram oka lehet, akkor felkérjük Önt, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot egy részletes hibaelemzés céljából. Szakértői csapatunk tudással és tapasztalattal rendelkezik, hogy pontos és cselekvési betekintést nyújtson Önnek. Dolgozzunk együtt az elektronikus alkatrészek megbízhatóságának és teljesítményének biztosítása érdekében.
Referenciák
- "Villamosmérnöki kézikönyv", Richard C. Dorf.
- "Félvezető eszköz fizika", Donald A. Neamen.
- Ned Mohan "Power Electronics: konverterek, alkalmazások és tervezés".