论坛首页 > 初学者园地 > 电子入门基础知识 > 电子元件入门基础,常用电子元器...
查看:115  |  回复:0
电子元件入门基础,常用电子元器件详解
小小宅138
11
主题
6
回复
发表于Wed Oct 24 15:04:56 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

1、电子元器件筛选的必要性


电子元器件的固有可靠性取决于产品的可靠性设计, 在产品的制造过程中, 由于人为因素或原材料、 工艺条件、 设备条件的波动, 最终的成品不可能全部达到预期的固有可靠性。 在每一批成品中, 总有一部分产品存在一些潜在的缺陷和弱点, 这些潜在的缺陷和弱点, 在一定的应力条件下表现为早期失效。 具有早期失效的元器件的平均寿命比正常产品要短得多。电子设备能否可靠地工作基础是电子元器件能否可靠地工作。如果将早期失效的元器件装上整机、 设备, 就会使得整机、 设备的早期失效故障率大幅度增加, 其可靠性不能满足要求,而且还要付出极大的代价来维修。 因此, 应该在电子元器件装上整机、 设备之前, 就要设法把具有早期失效的元器件尽可能地加以排除, 为此就要对元器件进行筛选。 根据国内外的筛选工作经验, 通过有效的筛选可以使元器件的总使用失效率下降1 - v 2个数量级, 因此不管是军用产品还是民用产品, 筛选都是保证可靠性的重要手段。


2、筛选方案的设计原则

定义如下:

筛选效率 W=剔除次品数/实际次品数

筛选损耗率 L=好品损坏数/实际好品数

筛选淘汰率 Q=剔降次品数/进行筛选的产品总数

理想的可靠性筛选应使W=1,L=0,这样才能达到可靠性筛选的目的。Q值大小反映了这些产品在生产过程中存在问题的大小。0值越大, 表示这批产品筛选前的可靠性越差,亦即生产过程中所存在的问题越大, 产品的成品率低。

筛选项目选择越多, 应力条件越严格, 劣品淘汰得越彻底, 其筛选效率就越高, 筛选出的元器件可靠性水平也越接近于产品的固有可靠性水平。但是要付出较高的费用、 较长的周期, 同时还会使不存在缺陷、 性能良好的产品的可靠性降低。故筛选条件过高就会造成不必要的浪费, 条件选择过低则劣品淘汰不彻底, 产品的使用可靠性得不到保证。 由此可见, 筛选强度不够或筛选条件过严都对整批产品的可靠性不利。 为了有效而正确地进行可靠性筛选,必须合理地确定筛选项目和筛选应力, 为此, 必须了解产品的失效机理。 产品的类型不同, 生产单位不同以及原材料及工艺流程不同时, 其失效机理就不一定相同, 因而可靠性筛选的条件也应有所不同。因此, 必须针对各种具体产品进行大量的可靠性试验和筛选摸底试验, 从而掌握产品失效机理与筛选项目间的关系。 元器件筛选方案的制订要掌握以下原则: ①筛选要能有效地剔除早期失效的产品, 但不应使正常产品提高失效率。②为提高筛选效率, 可进行强应力筛选, 但不应使产品产生新的失效模式。③合理选择能暴露失效的最佳应力顺序。④对被筛选对象可能的失效模式应有所掌握。 ⑤为制订合理有效的筛选方案, 必须了解各有关元器件的特性、 材料、 封装及制造技术。此外, 在遵循以上五条原则的同时, 应结合生产周期, 合理制定筛选时间。


3、几种常用的筛选项目

3.1 高温贮存

电子元器件的失效大多数是由于体内和表面的各种物理化学变化所引起, 它们与温度有密切的关系。温度升高以后, 化学反应速度大大加快, 失效过程也得到加速。使得有缺陷的元器件能及时暴露, 予以剔除。

高温筛选在半导体器件上被广泛采用,它能有效地剔除具有表面沽污、键合不良、氧化层有缺陷等失效机理的器件。通常在最高结温下贮存2 4 -1 6 8小时。

高温筛选简单易行, 费用不大, 在许多元器件上都可以施行。通过高温贮存以后还可以使元器件的参数性能稳定下来, 减少使用中的参数漂移。 各种元器件的热应力和筛选时间要适当选择, 以免产生新的失效机理。


3.2功率电老炼

筛选时, 在热电应力的共同作用下, 能很好地暴露元器件体内和表面的多种潜在缺陷,它是可靠性筛选的一个重要项目。

各种电子元器件通常在额定功率条件下老炼几小时至168小时,有些产品,如集成电路, 不能随便改变条件, 但可以采用高温工作方式来提高工作结温, 达到高应力状态, 各种元器件的电应力要适当选择, 可以等于或稍高于额定条件, 但不能引人新的失效机理。功率老炼需要专门的试验设备, 其费用较高, 故筛选时间不宜过长。民用产品通常为几个小时 , 军用高可靠产品可选择 1 0 0 .1 6 8小时, 宇航级元器件可以选择2 4 0小时甚至更长的周期。


3.3温度循环

电子产品在使用过程中会遇到不同的环境温度条件, 在热胀冷缩的应力作用下, 热匹配

性能差的元器件就容易失效。 温度循环筛选利用了极端高温和极端低温间的热胀冷缩应力,能有效的剔除有热性能缺陷的产品。元器件常用的筛选条件是-55 ~+1 2 5℃, 循环5 ~10次。


3.4 离心加速度

离心加速度试验又称恒定应力加速度试验。 这项筛选通常在半导体器件上进行, 把利用高速旋转产生的离心力作用于器件上, 可以剔除键合强度过弱、 内引线匹配不良和装架不良的器件, 通常选用20000 g 离心加速度持续试验一分钟。


3.5监控振动和冲击

在对产品进行振动或冲击试验的同时进行电性能的监测常被称为监控振动或监控冲击试验。 这项试验能模拟产品使用过程中的振动、 冲击环境, 能有效地剔除瞬时短、 断路等机械结构不良的元器件以及整机中的虚焊等故障。在高可靠继电器、 接插件以及军用电子设备中, 监控振动和冲击是一项重要的筛选项目。

典型的振动条件是: 频率2 0 ~ 2000 Hz , 加速度2~20 g , 扫描1~ 2周期, 在共振点附近要多停留一段时间。 典型的冲击筛选条件是1500^ -3000g , 冲击3 ~5 次, 这项试验仅适用于元器件。

监控振动和冲击需要专门的试验设备, 费用昂贵, 在民用电子产品中一般不采用。

除以上筛选项目外, 常用的还有粗细检漏、 镜检、 线性判别筛选、 精密筛选等。


4、半导体器件筛选方案设计

半导体器件可以划分为分立器件和集成电路两大类。分立器件包括各种二极管、 三极管、 场效应管、 可控硅、 光电器件及特种器件; 集成电路包括双极型电路、 MOs电路、 厚膜电路、 薄膜电路等器件。 各种器件的失效模式和失效机理都有差异。 不同的失效机理应采用不同的筛选项目, 如查找焊接不良, 安装不牢等缺陷, 可采用振动加速度; 查找元器件键合不牢, 装片不良, 内引线配置不合适等缺陷, 采用离心加速度; 查找间歇短路、 间歇开路等缺陷,采用机械冲击等。 因此, 不同器件的筛选程序不一定相同。 如晶体管的主要失效模式有短路、开路、 间歇工作、 参数退化和机械缺陷等五种, 每种失效模式又涉及到多种失效机理, 这些都是制定合理的筛选程序的重要依据。


4.1二极管典型筛选程序

常用的电子元器件管有整流、 开关、 稳压、 检波和双基极等类型, 典型的筛选程序如下:

( 1 ) 高温储存: 锗管100℃、 硅管150℃, 96h。

( 2 ) 温度循环: 锗管-55℃-+85℃, 5次; 硅管-55℃~+125℃, 5次。

( 3 ) 敲变: 用硬橡胶锤敲3 ~ 5次, 同时用图示仪监视正向特性曲线。

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

( 5 ) 功率老炼: ①开关管: 1 . 5 倍额定正向电流, 1 2 小时; ②稳压管: 1~1 . 5 倍额定功率,1 2 小时 ; ③检波整流管: 1~1 . 5 倍额定电流, 1 2 小时; ④双基极二极管: 额定功率老炼1 2小时。

( 6 ) 高温反偏: 锗管7 0 0 C, 硅管1 2 5 0 C , 额定反向电压2 小时, 漏电流不超过规范值。

( 7 ) 高温测试: 锗管7 0℃, 硅管1 2 5℃。

( 8 ) 低温测试: -5 5℃。

( 9 ) 外观检查: 用显微镜或放大镜检查外观质量, 剔除玻璃碎裂等有缺陷的管子。


4.2三极管典型筛选程序

高温储存— 温度循环— 跌落( 大功率管不做) — 功率老炼— 高低温测试( 有要求时做) — 常温测试— 粗细检漏— 外观检查。

( 1 ) 高温储存: 锗管1 0 0℃、 硅管1 7 5 ℃, 9 6 小时。

( 2 ) 功率老化: 小功率管加功率至结温Tjm, 老炼2 4 小时, 高频管要注意消除有害的高频振荡, 以免管子hFE 退化。


4.3半导体集成电路典型筛选程序

高温储存— 温度循环— ( 跌落) — 离心— 高温功率老炼— 高温测试— 低温测试— 检漏— 外观检查— 常温测试。

( 1 ) 高温储存: 8 5 ~1 7 5 ℃, 9 6小时。

( 2 ) 离心: 20000 g , 1 分钟

( 3 ) 高温功率老炼: 8 5℃, 9 6 小时, 在额定电压、 额定负载下动态老炼。


1、 什么叫做半导体?

答:半导体:导电能力介于导体和尽缘体之间的物体(如锗、硅、砷化镓及很多金属氧化物)半导体的两个特性:光敏特性、热敏特性和掺杂特性。


2、 什么叫电阻?

答:电阻电线内通过电流时,电子在导线内运动也受着一定的阻力,这种阻力叫做电阻。电阻用符号“R”表示,表示电阻大小的单位是欧姆,简称欧,用符号“Ω”表示,丈量大电阻值可用千欧(KΩ)或兆欧(MΩ)。它们之间的换算关系是:1毫欧(mΩ)=0.001欧(Ω),1千欧=1000欧(Ω),1兆欧=1,000,000欧(Ω)。


3、 什么叫可调电阻?

答:可调电阻又称为电位器,电子设备上的音量电位器就是个可变电阻。但是一般以为电位器都是可以被手动调节的,而可变电阻一般都较小,装在电路板上不经常调节,可变电阻有三个引脚,其中两个引脚之间的电阻值是固定,并将该电阻值称为这个可变电阻的阻值。第三个引脚与任两个引脚间的电阻值可以随着轴臂的旋转而改变。这样,可以调节电路中的电压或电流,达到调节的效果。


4、什么叫做电容?

答:电容器是一种能储存电荷的容器,它是由两片靠的较近的金属片,中间再隔以尽缘物质而组成的,按尽缘材料不同,可制成各种各样的电容器,如:云母、瓷介、纸介、电解电容器等。在构造上,又分为固定电容器和可变电容器,电容器对交流电的阻力受交流电频率影响,即相通容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗。


5、什么叫电解电容?

答:电解电容器使用金属箔做一个极板,用金属箔上横波的一层氧化薄膜做电介质,渍过电解液的导电纸作另一个极板。由于氧化膜很薄,电解电容器的电容很大,电解电容有极性,不能接反,一般是圆柱筒状。


6、电子电路中“0”和“1”代表什么?

答:“0”在电子电路中代表低电位,“1”代表高电位,假如电路中是5V供电,则“0”代表接地,就是0V;“1”则代表5V。


7、什么叫PN结?

答:在一块P型半导体中,掺进一些杂质,将其中的一部分转换成N型半导体,这样就形成了PN结,这是所有晶体管的最基本结构。


8、什么是二极管?

答:二极管是一种具有单向导电性的电子器件(即只答应电流往一个方向流过,就是箭头方向),它类似于我们生活中所用的开关,当它正向导通时,相当于开关处于闭合状态,当它反向时,相当于开关处于断开状态。


9、二极管是由什么组成的?

答:二极管是由一个PN结组成的。


10、什么叫做肖特基二极管?

答:肖特基二极管是二极管中的一种,它与普通二极管的最大区别是其正向导通时的压降非常低,其开关速度非常高,这就是优点,但其耐压很低,这是缺点。


11、控制器中常用的二极管有哪几种?

答:一般有IN4007和IN4148两种,和各种电压的稳压二极管,还有肖特基二极管。


12、IN4148和IN4007有什么区别

答:IN4148是高速开关二极管,IN4007是整流二极管;IN4148其开关速度快。IN4007的反向电压以及所答应通过的电流较IN4148大。


13、什么叫稳压二极管?它与常用二极管有什么区别?

答:稳压二极管是一种特殊二极管,用于箝位线路两真个电压,它可以用到与之标称相符的电压值,其功能相当于三端稳压集成电路。它一般是反向接进电路中,但其正向接进电路中时,相当于普通二极管。


14、三极管按极性区分有哪几种类型?

答:有两种,分别是PNP和NPN两种类型。


15、为什么三极管有PNP和NPN之分?

答:三极管的基本组成部分是两个靠得很近的、背对背排列的PN结,根据其排列方式不同,所以又PNP和NPN之分。


16、三极管的三个角分别代表什么意思?

答:分别代表基极(b)、发射极(e)、集电极(c)。


17、什么是晶振?

答:能产生具有一定幅度及频率波形的振荡器,它一般作为单片机的时钟基准,对于单片机来说,它就是一块腕表,为单片机作任何事情时提供时间参考。


18、单片机是什么意思?

答:可以根据不同的程序,完成不同电路功能的具有一定“思考”能力的智能集成电路,英文简称:CPU 。


19、什么叫整流率波?

答:整流是将交流电压变换为单极性电压(直流电压);滤波就是从整流后的电压中取出均匀值,并滤出其中的交流成分。


20、数字万用表的交流档使用范围是多少?

答:当所测信号的频率(一般情况)低于200HZ时,万用表可以辨认,当所测信号的频率高于200HZ时,其所测值将不确定。


21、什么是短路?

答:在电路中,本来不直接相连的线路或元器件由于某种原因(线路碰头或元器件烧坏)导致电路的电阻变得非常小。


22、AC指的是什么?

答:alternate current 的缩写,意思是交流电。


23、DC指的是什么?

答:direct current的缩写,意思是直流电。


24、什么是VMOS管?

答:V形槽金属氧化物半导体的英文缩写,这里指控制器里面的大功率开关管,使控制器中最关键的元器件之一,它的质量直接影响控制器的可靠性。


25、安时是什么意思?

答:是安培乘以小时的意思,由于代号AH,是电池电能容量的单位,以2A电放逐电2小时,就是电池放出了4AH的电量,电动车常用的电池为12ah的容量。他的高低直接影响电动车的续行里程的是非电池经多次使用或不正常使用后其容量会下降,就指这一数值。


26、伏特是什么意思?

答:电压的单位。符号是V,一千伏特称为1KV。


27、安培是什么意思?

答:电流的单位。符号是A,千分之一安培称为1mA 。


28、欧姆是什么意思?

答:电阻的单位。符号是Ω,一千欧姆称为1KΩ(简称1K),一百万欧姆称为1MΩ(简称1M)。


29、什么是电位?

答:区别电压值的高低,不能用作定量的单位,在数字电路里用1表示高电位(相对较高的电压),用0表示低电位(相对较低的电压)。


30、集成电路是什意思?

答:为完成某些特定的电路功能,将很多电子元器件高度集中起来,并用特定的形式进行封装起来的电子器件。集成电路的型号不一样,其功能也不一样,多采用集成电路,有利于减小体积,进步可靠性,英文简称IC。


31、PWM是什么意思?

答:是pulse width modulation 的缩写,意思是:脉冲宽度调制。是直流调压中能量利用较高的一种方式,电动车控制器均采用这种调速方式。


32、什么是三端稳压块?

答:只有输进、地线、输出3个引脚的直流稳压集成电路。用作直流电路的串联降压稳压,其稳压较为理想,在各种控制其中很常用。


33、7812和78L12的区别是什么?

答:7812是中功率的三端稳压集成电路,封袋为T0220输出电流为500毫安,正向引脚排列为1脚输进、2脚地、3脚输出,78L12为小功率的三端稳压集成电路,封袋为T092,出电流为50毫安,正向引脚排列为1脚输出、2脚地、3脚输进。


34、TL494的作用是什么?

答:TL494集成电路在电动车控制器的作用是:产生PWM脉冲信号,驱动功率管,实现对电机调速,同时兼有电压比较功能。


35、什么叫串行通讯?

答:串行通讯是CPU与外部的一种通讯方式,数据是一位一位的数据传送,优点是使用的数据线很少,可靠性高。天津波音?陆鹰电动车公司首次把这种通讯方式应用于电动车,实现了智能型控制器与现实面板之间的可靠性。


36、什么叫移位寄存器?

答:为了处理数据,需要将寄存器中的各位数据在移位控制信号作用下,依次向高位或低位移动1位,具有移位功能的寄存器简称为移位寄存器。

 
单片机小白
回复 收藏
  举报
  • 温馨提示:标题不合格、重复发帖、发布广告贴,将会被删除帖子或禁止发言。 详情请参考:社区发帖规则
  • 您当前输入了 0个文字。还可以输入8000个文字。 已添加复制上传图片功能,该功能目前仅支持chrome和火狐

顶部