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電子元件入門基礎,常用電子元器件詳解大全作用-漲知識必讀

信息來源:本站 日期:2017-12-12 

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1、電子元器件篩選的必要性


電子元器件的固有可靠性取決于產品的可靠性設計, 在產品的制造過程中, 由于人為因素或原材料、 工藝條件、 設備條件的波動, 最終的成品不可能全部達到預期的固有可靠性。 在每一批成品中, 總有一部分產品存在一些潛在的缺陷和弱點, 這些潛在的缺陷和弱點, 在一定的應力條件下表現為早期失效。 具有早期失效的元器件的平均壽命比正常產品要短得多。電子設備能否可靠地工作基礎是電子元器件能否可靠地工作。如果將早期失效的元器件裝上整機、 設備, 就會使得整機、 設備的早期失效故障率大幅度增加, 其可靠性不能滿足要求,而且還要付出極大的代價來維修。 因此, 應該在電子元器件裝上整機、 設備之前, 就要設法把具有早期失效的元器件盡可能地加以排除, 為此就要對元器件進行篩選。 根據國內外的篩選工作經驗, 通過有效的篩選可以使元器件的總使用失效率下降1 - v 2個數量級, 因此不管是軍用產品還是民用產品, 篩選都是保證可靠性的重要手段。


2、篩選方案的設計原則

定義如下:

篩選效率 W=剔除次品數/實際次品數

篩選損耗率 L=好品損壞數/實際好品數

篩選淘汰率 Q=剔降次品數/進行篩選的產品總數

理想的可靠性篩選應使W=1,L=0,這樣才能達到可靠性篩選的目的。Q值大小反映了這些產品在生產過程中存在問題的大小。0值越大, 表示這批產品篩選前的可靠性越差,亦即生產過程中所存在的問題越大, 產品的成品率低。

篩選項目選擇越多, 應力條件越嚴格, 劣品淘汰得越徹底, 其篩選效率就越高, 篩選出的元器件可靠性水平也越接近于產品的固有可靠性水平。但是要付出較高的費用、 較長的周期, 同時還會使不存在缺陷、 性能良好的產品的可靠性降低。故篩選條件過高就會造成不必要的浪費, 條件選擇過低則劣品淘汰不徹底, 產品的使用可靠性得不到保證。 由此可見, 篩選強度不夠或篩選條件過嚴都對整批產品的可靠性不利。 為了有效而正確地進行可靠性篩選,必須合理地確定篩選項目和篩選應力, 為此, 必須了解產品的失效機理。 產品的類型不同, 生產單位不同以及原材料及工藝流程不同時, 其失效機理就不一定相同, 因而可靠性篩選的條件也應有所不同。因此, 必須針對各種具體產品進行大量的可靠性試驗和篩選摸底試驗, 從而掌握產品失效機理與篩選項目間的關系。 元器件篩選方案的制訂要掌握以下原則: ①篩選要能有效地剔除早期失效的產品, 但不應使正常產品提高失效率。②為提高篩選效率, 可進行強應力篩選, 但不應使產品產生新的失效模式。③合理選擇能暴露失效的最佳應力順序。④對被篩選對象可能的失效模式應有所掌握。 ⑤為制訂合理有效的篩選方案, 必須了解各有關元器件的特性、 材料、 封裝及制造技術。此外, 在遵循以上五條原則的同時, 應結合生產周期, 合理制定篩選時間。


3、幾種常用的篩選項目

3.1 高溫貯存

電子元器件的失效大多數是由于體內和表面的各種物理化學變化所引起, 它們與溫度有密切的關系。溫度升高以后, 化學反應速度大大加快, 失效過程也得到加速。使得有缺陷的元器件能及時暴露, 予以剔除。

高溫篩選在半導體器件上被廣泛采用,它能有效地剔除具有表面沽污、鍵合不良、氧化層有缺陷等失效機理的器件。通常在最高結溫下貯存2 4 -1 6 8小時。

高溫篩選簡單易行, 費用不大, 在許多元器件上都可以施行。通過高溫貯存以后還可以使元器件的參數性能穩定下來, 減少使用中的參數漂移。 各種元器件的熱應力和篩選時間要適當選擇, 以免產生新的失效機理。


3.2功率電老煉

篩選時, 在熱電應力的共同作用下, 能很好地暴露元器件體內和表面的多種潛在缺陷,它是可靠性篩選的一個重要項目。

各種電子元器件通常在額定功率條件下老煉幾小時至168小時,有些產品,如集成電路, 不能隨便改變條件, 但可以采用高溫工作方式來提高工作結溫, 達到高應力狀態, 各種元器件的電應力要適當選擇, 可以等于或稍高于額定條件, 但不能引人新的失效機理。功率老煉需要專門的試驗設備, 其費用較高, 故篩選時間不宜過長。民用產品通常為幾個小時 , 軍用高可靠產品可選擇 1 0 0 .1 6 8小時, 宇航級元器件可以選擇2 4 0小時甚至更長的周期。


3.3溫度循環

電子產品在使用過程中會遇到不同的環境溫度條件, 在熱脹冷縮的應力作用下, 熱匹配

性能差的元器件就容易失效。 溫度循環篩選利用了極端高溫和極端低溫間的熱脹冷縮應力,能有效的剔除有熱性能缺陷的產品。元器件常用的篩選條件是-55 ~+1 2 5℃, 循環5 ~10次。


3.4 離心加速度

離心加速度試驗又稱恒定應力加速度試驗。 這項篩選通常在半導體器件上進行, 把利用高速旋轉產生的離心力作用于器件上, 可以剔除鍵合強度過弱、 內引線匹配不良和裝架不良的器件, 通常選用20000 g 離心加速度持續試驗一分鐘。


3.5監控振動和沖擊

在對產品進行振動或沖擊試驗的同時進行電性能的監測常被稱為監控振動或監控沖擊試驗。 這項試驗能模擬產品使用過程中的振動、 沖擊環境, 能有效地剔除瞬時短、 斷路等機械結構不良的元器件以及整機中的虛焊等故障。在高可靠繼電器、 接插件以及軍用電子設備中, 監控振動和沖擊是一項重要的篩選項目。

典型的振動條件是: 頻率2 0 ~ 2000 Hz , 加速度2~20 g , 掃描1~ 2周期, 在共振點附近要多停留一段時間。 典型的沖擊篩選條件是1500^ -3000g , 沖擊3 ~5 次, 這項試驗僅適用于元器件。

監控振動和沖擊需要專門的試驗設備, 費用昂貴, 在民用電子產品中一般不采用。

除以上篩選項目外, 常用的還有粗細檢漏、 鏡檢、 線性判別篩選、 精密篩選等。


4、半導體器件篩選方案設計

半導體器件可以劃分為分立器件和集成電路兩大類。分立器件包括各種二極管、 三極管、 場效應管、 可控硅、 光電器件及特種器件; 集成電路包括雙極型電路、 MOs電路、 厚膜電路、 薄膜電路等器件。 各種器件的失效模式和失效機理都有差異。 不同的失效機理應采用不同的篩選項目, 如查找焊接不良, 安裝不牢等缺陷, 可采用振動加速度; 查找元器件鍵合不牢, 裝片不良, 內引線配置不合適等缺陷, 采用離心加速度; 查找間歇短路、 間歇開路等缺陷,采用機械沖擊等。 因此, 不同器件的篩選程序不一定相同。 如晶體管的主要失效模式有短路、開路、 間歇工作、 參數退化和機械缺陷等五種, 每種失效模式又涉及到多種失效機理, 這些都是制定合理的篩選程序的重要依據。


4.1二極管典型篩選程序

常用的電子元器件管有整流、 開關、 穩壓、 檢波和雙基極等類型, 典型的篩選程序如下:

( 1 ) 高溫儲存: 鍺管100℃、 硅管150℃, 96h。

( 2 ) 溫度循環: 鍺管-55℃-+85℃, 5次; 硅管-55℃~+125℃, 5次。

( 3 ) 敲變: 用硬橡膠錘敲3 ~ 5次, 同時用圖示儀監視正向特性曲線。

( 4 ) 跌落: 在8 0 c m高度, 按自由落體到玻璃板上5 ~ 1 5次。

( 5 ) 功率老煉: ①開關管: 1 . 5 倍額定正向電流, 1 2 小時; ②穩壓管: 1~1 . 5 倍額定功率,1 2 小時 ; ③檢波整流管: 1~1 . 5 倍額定電流, 1 2 小時; ④雙基極二極管: 額定功率老煉1 2小時。

( 6 ) 高溫反偏: 鍺管7 0 0 C, 硅管1 2 5 0 C , 額定反向電壓2 小時, 漏電流不超過規范值。

( 7 ) 高溫測試: 鍺管7 0℃, 硅管1 2 5℃。

( 8 ) 低溫測試: -5 5℃。

( 9 ) 外觀檢查: 用顯微鏡或放大鏡檢查外觀質量, 剔除玻璃碎裂等有缺陷的管子。


4.2三極管典型篩選程序

高溫儲存— 溫度循環— 跌落( 大功率管不做) — 功率老煉— 高低溫測試( 有要求時做) — 常溫測試— 粗細檢漏— 外觀檢查。

( 1 ) 高溫儲存: 鍺管1 0 0℃、 硅管1 7 5 ℃, 9 6 小時。

( 2 ) 功率老化: 小功率管加功率至結溫Tjm, 老煉2 4 小時, 高頻管要注意消除有害的高頻振蕩, 以免管子hFE 退化。


4.3半導體集成電路典型篩選程序

高溫儲存— 溫度循環— ( 跌落) — 離心— 高溫功率老煉— 高溫測試— 低溫測試— 檢漏— 外觀檢查— 常溫測試。

( 1 ) 高溫儲存: 8 5 ~1 7 5 ℃, 9 6小時。

( 2 ) 離心: 20000 g , 1 分鐘

( 3 ) 高溫功率老煉: 8 5℃, 9 6 小時, 在額定電壓、 額定負載下動態老煉。


1、 什么叫做半導體?

答:半導體:導電能力介于導體和盡緣體之間的物體(如鍺、硅、砷化鎵及很多金屬氧化物)半導體的兩個特性:光敏特性、熱敏特性和摻雜特性。


2、 什么叫電阻?

答:電阻電線內通過電流時,電子在導線內運動也受著一定的阻力,這種阻力叫做電阻。電阻用符號“R”表示,表示電阻大小的單位是歐姆,簡稱歐,用符號“Ω”表示,丈量大電阻值可用千歐(KΩ)或兆歐(MΩ)。它們之間的換算關系是:1毫歐(mΩ)=0.001歐(Ω),1千歐=1000歐(Ω),1兆歐=1,000,000歐(Ω)。


3、 什么叫可調電阻?

答:可調電阻又稱為電位器,電子設備上的音量電位器就是個可變電阻。但是一般以為電位器都是可以被手動調節的,而可變電阻一般都較小,裝在電路板上不經常調節,可變電阻有三個引腳,其中兩個引腳之間的電阻值是固定,并將該電阻值稱為這個可變電阻的阻值。第三個引腳與任兩個引腳間的電阻值可以隨著軸臂的旋轉而改變。這樣,可以調節電路中的電壓或電流,達到調節的效果。


4、什么叫做電容?

答:電容器是一種能儲存電荷的容器,它是由兩片靠的較近的金屬片,中間再隔以盡緣物質而組成的,按盡緣材料不同,可制成各種各樣的電容器,如:云母、瓷介、紙介、電解電容器等。在構造上,又分為固定電容器和可變電容器,電容器對交流電的阻力受交流電頻率影響,即相通容量的電容器對不同頻率的交流電呈現不同的容抗。


5、什么叫電解電容?

答:電解電容器使用金屬箔做一個極板,用金屬箔上橫波的一層氧化薄膜做電介質,漬過電解液的導電紙作另一個極板。由于氧化膜很薄,電解電容器的電容很大,電解電容有極性,不能接反,一般是圓柱筒狀。


6、電子電路中“0”和“1”代表什么?

答:“0”在電子電路中代表低電位,“1”代表高電位,假如電路中是5V供電,則“0”代表接地,就是0V;“1”則代表5V。


7、什么叫PN結?

答:在一塊P型半導體中,摻進一些雜質,將其中的一部分轉換成N型半導體,這樣就形成了PN結,這是所有晶體管的最基本結構。


8、什么是二極管?

答:二極管是一種具有單向導電性的電子器件(即只答應電流往一個方向流過,就是箭頭方向),它類似于我們生活中所用的開關,當它正向導通時,相當于開關處于閉合狀態,當它反向時,相當于開關處于斷開狀態。


9、二極管是由什么組成的?

答:二極管是由一個PN結組成的。


10、什么叫做肖特基二極管?

答:肖特基二極管是二極管中的一種,它與普通二極管的最大區別是其正向導通時的壓降非常低,其開關速度非常高,這就是優點,但其耐壓很低,這是缺點。


11、控制器中常用的二極管有哪幾種?

答:一般有IN4007和IN4148兩種,和各種電壓的穩壓二極管,還有肖特基二極管。


12、IN4148和IN4007有什么區別

答:IN4148是高速開關二極管,IN4007是整流二極管;IN4148其開關速度快。IN4007的反向電壓以及所答應通過的電流較IN4148大。


13、什么叫穩壓二極管?它與常用二極管有什么區別?

答:穩壓二極管是一種特殊二極管,用于箝位線路兩真個電壓,它可以用到與之標稱相符的電壓值,其功能相當于三端穩壓集成電路。它一般是反向接進電路中,但其正向接進電路中時,相當于普通二極管。


14、三極管按極性區分有哪幾種類型?

答:有兩種,分別是PNP和NPN兩種類型。


15、為什么三極管有PNP和NPN之分?

答:三極管的基本組成部分是兩個靠得很近的、背對背排列的PN結,根據其排列方式不同,所以又PNP和NPN之分。


16、三極管的三個角分別代表什么意思?

答:分別代表基極(b)、發射極(e)、集電極(c)。


17、什么是晶振?

答:能產生具有一定幅度及頻率波形的振蕩器,它一般作為單片機的時鐘基準,對于單片機來說,它就是一塊腕表,為單片機作任何事情時提供時間參考。


18、單片機是什么意思?

答:可以根據不同的程序,完成不同電路功能的具有一定“思考”能力的智能集成電路,英文簡稱:CPU 。


19、什么叫整流率波?

答:整流是將交流電壓變換為單極性電壓(直流電壓);濾波就是從整流后的電壓中取出均勻值,并濾出其中的交流成分。


20、數字萬用表的交流檔使用范圍是多少?

答:當所測信號的頻率(一般情況)低于200HZ時,萬用表可以辨認,當所測信號的頻率高于200HZ時,其所測值將不確定。


21、什么是短路?

答:在電路中,本來不直接相連的線路或元器件由于某種原因(線路碰頭或元器件燒壞)導致電路的電阻變得非常小。


22、AC指的是什么?

答:alternate?。悖酰颍颍澹睿簟〉目s寫,意思是交流電。


23、DC指的是什么?

答:direct?。悖酰颍颍澹睿舻目s寫,意思是直流電。


24、什么是VMOS管?

答:V形槽金屬氧化物半導體的英文縮寫,這里指控制器里面的大功率開關管,使控制器中最關鍵的元器件之一,它的質量直接影響控制器的可靠性。


25、安時是什么意思?

答:是安培乘以小時的意思,由于代號AH,是電池電能容量的單位,以2A電放逐電2小時,就是電池放出了4AH的電量,電動車常用的電池為12ah的容量。他的高低直接影響電動車的續行里程的是非電池經多次使用或不正常使用后其容量會下降,就指這一數值。


26、伏特是什么意思?

答:電壓的單位。符號是V,一千伏特稱為1KV。


27、安培是什么意思?

答:電流的單位。符號是A,千分之一安培稱為1mA 。


28、歐姆是什么意思?

答:電阻的單位。符號是Ω,一千歐姆稱為1KΩ(簡稱1K),一百萬歐姆稱為1MΩ(簡稱1M)。


29、什么是電位?

答:區別電壓值的高低,不能用作定量的單位,在數字電路里用1表示高電位(相對較高的電壓),用0表示低電位(相對較低的電壓)。


30、集成電路是什意思?

答:為完成某些特定的電路功能,將很多電子元器件高度集中起來,并用特定的形式進行封裝起來的電子器件。集成電路的型號不一樣,其功能也不一樣,多采用集成電路,有利于減小體積,進步可靠性,英文簡稱IC。


31、PWM是什么意思?

答:是pulse?。鳎椋洌簦琛。恚铮洌酰欤幔簦椋铮睢〉目s寫,意思是:脈沖寬度調制。是直流調壓中能量利用較高的一種方式,電動車控制器均采用這種調速方式。


32、什么是三端穩壓塊?

答:只有輸進、地線、輸出3個引腳的直流穩壓集成電路。用作直流電路的串聯降壓穩壓,其穩壓較為理想,在各種控制其中很常用。


33、7812和78L12的區別是什么?

答:7812是中功率的三端穩壓集成電路,封袋為T0220輸出電流為500毫安,正向引腳排列為1腳輸進、2腳地、3腳輸出,78L12為小功率的三端穩壓集成電路,封袋為T092,出電流為50毫安,正向引腳排列為1腳輸出、2腳地、3腳輸進。


34、TL494的作用是什么?

答:TL494集成電路在電動車控制器的作用是:產生PWM脈沖信號,驅動功率管,實現對電機調速,同時兼有電壓比較功能。


35、什么叫串行通訊?

答:串行通訊是CPU與外部的一種通訊方式,數據是一位一位的數據傳送,優點是使用的數據線很少,可靠性高。天津波音?陸鷹電動車公司首次把這種通訊方式應用于電動車,實現了智能型控制器與現實面板之間的可靠性。


36、什么叫移位寄存器?

答:為了處理數據,需要將寄存器中的各位數據在移位控制信號作用下,依次向高位或低位移動1位,具有移位功能的寄存器簡稱為移位寄存器。


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