電阻的中心議題：

• 常用電阻的好壞檢測
• 常見電阻失效的分析
• 電阻失效經(jīng)典案例分析

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在制造業(yè)中，按照設計圖紙在裝配系統(tǒng)的時候往往會遇到零部件損壞了，或者失效了，從而降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。電阻雖小，但是作用不容忽視，如何判斷一個電阻有沒有存在問題，在電路設計中至關重要，往往會關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本講將從電阻的檢測和失效分析談起，下一講將在此基礎上對電阻的選型進行探討，與廣大工程師朋友分享相關的技術和知識。

8大標準，檢測電阻好還是壞
在實際的電子制造或者是電子設備的維修中，往往需要對電路中的各種元器件進行檢測，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，對系統(tǒng)進行優(yōu)化。在封裝形式和材質(zhì)的組合下，電阻呈現(xiàn)出多樣性，如何在成千上萬的電阻中發(fā)現(xiàn)存在問題的電阻？下面將講解常用電阻的檢測方法，用以區(qū)別電阻的好壞。

1. 固定電阻器的檢測
A、將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出電阻值。為了提高測量精度，應根據(jù)被測電阻標稱值的大小來選擇量程。由于歐姆擋刻度的非線性關系，它的中間一段分度較為精細，因此應使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范圍內(nèi)，以使測量更準確。根據(jù)電阻誤差等級不同。讀數(shù)與標稱阻值 分別允許有±5％、±10％或±20％的誤差。如不相符，超出誤差范圍，則說明該電阻值變值了。
B、注意：測試時，特別是在測幾十kΩ以上阻值的電阻時，手不要觸及表筆和電阻的導電部分；被檢測的電阻從電路中焊下來，至少要焊開一個頭，以免電路中的其他元件對測試產(chǎn)生影響，造成測量誤差；色環(huán)電阻的阻值雖然能以色環(huán)標志來確定，但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。

2. 水泥電阻的檢測
檢測水泥電阻的方法及注意事項與檢測普通固定電阻完全相同。

3. 熔斷電阻器的檢測
在電路中，當熔斷電阻器熔斷開路后，可根據(jù)經(jīng)驗作出判斷：若發(fā)現(xiàn)熔斷電阻器表面發(fā)黑或燒焦，可斷定是其負荷過重，通過它的電流超過額定值很多倍所致；如果其表面無任何痕跡而開路，則表明流過的電流剛好等于或稍大于其額定熔斷值。表面無任何痕跡的熔斷電阻器好壞的判斷，可借助萬用表R×1擋來測量，為保證測量準確，應將熔斷電阻器一端從電路上焊下。若測得的阻值為無窮大，則說明此熔斷電阻器已失效開路，若測得的阻值與標稱值相差甚遠，表明電阻變值，也不宜再使用。在維修實踐中發(fā)現(xiàn)，也有少數(shù)熔斷電阻器在電路中被擊穿短路的現(xiàn)象，檢測時也應予以注意。

4. 電位器的檢測
檢查電位器時，首先要轉(zhuǎn)動旋柄，看看旋柄轉(zhuǎn)動是否平滑，開關是否靈活，開關通、斷時“喀噠”聲是否清脆，并聽一聽電位器內(nèi)部接觸點和電阻體摩擦的聲音，如有“沙沙”聲，說明質(zhì)量不好。用萬用表測試時，先根據(jù)被測電位器阻值的大小，選擇好萬用表的合適電阻擋位，然后可按下述方法進行檢測。
A、用萬用表的歐姆擋測“1”、“2”兩端，其讀數(shù)應為電位器的標稱阻值，如萬用表的指針不動或阻值相差很多，則表明該電位器已損壞。
B、檢測電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測“1”、“2”(或“2”、“3”)兩端，將電位器的轉(zhuǎn)軸按逆時針方向旋至接近“關”的位置，這時電阻值越小越好。再順時針慢慢旋轉(zhuǎn)軸柄，電阻值應逐漸增大，表頭中的指針應平穩(wěn)移動。當軸柄旋至極端位置“3”時，阻值應接近電位器的標稱值。如萬用表的指針在電位器的軸柄轉(zhuǎn)動過程中有跳動現(xiàn)象，說明活動觸點有接觸不良的故障。

5. 正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)的檢測
檢測時，用萬用表R×1擋，具體可分兩步操作：
A、常溫檢測(室內(nèi)溫度接近25℃)：將兩表筆接觸PTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值，并與標稱阻值相對比，二者相差在±2Ω內(nèi)即為正常。 8ttt8阻值若與標稱阻值相差過大，則說明其性能不良或已損壞。
B、加溫檢測：在常溫測試正常的基礎上， 進行第二步測試—加溫檢測，將一熱源(例如電烙鐵)靠近PTC熱敏電阻對其加熱，同時用萬用表監(jiān)測其電阻值是否隨溫度的升高而增大，如是，說明熱敏電阻正常，若阻值無變化，說明其性能變劣，不能繼續(xù)使用。注意不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻，以防止將其燙壞。

6. 負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)的檢測
(1) 測量標稱電阻值Rt用萬用表測量NTC熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同，即根據(jù)NTC熱敏電阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出Rt的實際值。但因NTC熱敏電阻對溫度很敏感，故測試時應注意以下幾點：
A、Rt是生產(chǎn)廠家在環(huán)境溫度為25℃時所測得的，所以用萬用表測量Rt時，亦應在環(huán)境溫度接近25℃　時進行，以保證測試的可信度。
B、測量功率不得超過規(guī)定值，以免電流熱效應引起測量誤差。
C、注意正確操作。測試時，不要用手捏住熱敏電阻體，以防止人體溫度對測試產(chǎn)生影響。

(2) 估測溫度系數(shù)αt先在室溫t1下測得電阻值Rt1，再用電烙鐵作熱源，靠近熱敏電阻Rt，測出電阻值RT2，同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表面的平均溫度t2再進行計算。

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7. 壓敏電阻的檢測
用萬用表的R×1k擋測量壓敏電阻兩引腳 的正、反向絕緣電阻，均為無窮大，否則，說明漏電流大。若所測電阻很小，說明壓敏電阻已損壞，不能使用。

8. 光敏電阻的檢測
A、用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時萬用表的指針基本保持不動，阻值接近無窮大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零，說明光敏電阻已燒穿損壞，不能再繼續(xù)使用。
B、將一光源對準光敏電阻的透光窗口，此時萬用表的指針應有較大幅度的擺動，阻值明顯減小。此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大，表明光敏電阻內(nèi)部開路損壞，也不能再繼續(xù)使用。
C、將光敏電阻透光窗口對準入射光線，用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動，使其間斷受光，此時萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動。如果萬用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動而擺動，說明光敏電阻的光敏材料已經(jīng)損壞。

電阻的失效，是開路還是對焊？
電子系統(tǒng)經(jīng)過了檢測，但是實際出廠的時候卻不能使用，或者在出廠時是正常的，在用戶使用的過程中也是正常的，可是有一天你發(fā)現(xiàn)正常的系統(tǒng)變的不穩(wěn)定，或者已經(jīng)不能工作了。這又是什么原因？或許這一切都是因為系統(tǒng)中的一個不起眼的角色在發(fā)生“動亂”——電阻失效了！失效的電阻阻值發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)了開路現(xiàn)象，為什么會這樣呢？下面對3種常見的電阻失效機理進行分析探討。

1、開路失效分析
A、電阻斷裂開路
電阻斷裂開路多發(fā)生在片式厚膜電阻器上，究其原因，是因為電極的銀層斷裂而引起的。其斷裂是由于焊接時,在Pb-Sn焊料邊緣的面電極Ag大量熔于焊料中，形成邊緣的Ag層空洞，在長期工作過程Ag的遷移和腐蝕造成空洞的擴大甚至斷開而導致電子開路。

B、電解腐蝕開路
電解腐蝕開路多發(fā)生在氧化膜電阻器上，其失效原因是電阻器鎳鉻膜在水汽和直流電場作用下，發(fā)生電解腐蝕開路,包封料中有少量的K+、Cl-加速了電解腐蝕的發(fā)生。

其失效的過程是這樣形成的：電阻器在潮濕環(huán)境工作時，水份透過包封材料吸附在導電膜或刻槽表面，在直流電場作用下會在導電膜有缺陷的地方首先產(chǎn)生電解腐蝕。在電場作用下，水會發(fā)生電解成氫和氫氧根離子，氫氧根負離子在電場作用下趨向電阻器施加電壓的正極（或高電位），分別與導電膜中的鉻和鎳產(chǎn)生反應，生成三氧化二鉻和氧化鎳，沉積在電阻器施加電壓正極端附近的刻槽表面導致導電膜的電解腐蝕。隨著導電膜中的部分鎳和鉻被氧化，使得該部分電阻繼續(xù)增大，溫度升高，電化學反應進一步加劇，直至將該部分腐蝕斷裂，最后導致電阻器開路。電阻器陶瓷基體或者包封材料中如果含有K+、Cl-，均極易溶于水中，會降低水膜的電阻率，使電解腐蝕加劇。

開路失效經(jīng)典案例：
有一批現(xiàn)場儀表在某化工廠使用一年后，儀表紛紛出現(xiàn)故障。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)儀表中使用的厚膜貼片電阻阻值變大，甚至變成開路了。把失效的電阻放到顯微鏡下觀察，可以發(fā)現(xiàn)電阻電極邊緣出現(xiàn)了黑色結晶物質(zhì)，進一步分析成分發(fā)現(xiàn)，黑色物質(zhì)是硫化銀晶體。原來電阻被來自空氣中的硫給腐蝕了!
 

據(jù)研究人員分析，電阻失效是由于電阻表面的二次保護層和焊接端頭不是嚴絲合縫，導致面電極部分暴露在空氣中。因此當空氣中含有大量硫化氣體時，銀被硫化物反應成硫化銀。由于硫化銀不導電，所以隨著電阻被硫化，電阻值逐漸增大，直至最終成為開路。
 

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2、電阻對焊失效分析
定義：電阻對焊是將兩工件端面始終壓緊，利用電阻熱將工件母材加熱至塑性狀態(tài)，然后迅速施加頂鍛壓力（或不加頂鍛壓力只保持焊接壓力）完成焊接的方法，電阻對焊時的接觸電阻取決于接觸面的表面狀態(tài)、溫度及壓力，對其進行分析可從裂紋斷面外觀形貌、斷面金相組織、零件硬度測試、材料化學成分、焊接工藝參數(shù)這五個方面著手分析。

電阻對焊失效經(jīng)典案例：
某公司生產(chǎn)的某汽車零件材質(zhì)為70鋼絲，直徑為4.0mm，通過全自動電阻對焊機對焊成環(huán)形，對焊工藝流程：線材彎曲-切斷-對焊-回火-修磨焊縫-敲擊試驗-漲緊試驗-浸油。焊接修磨后發(fā)現(xiàn)部分零件存在肉眼可見的細小裂紋，于是對部件進行試驗、分析，發(fā)現(xiàn)引起本次電阻失效的主要原因是零件的焊縫區(qū)出現(xiàn)了裂紋。以下是電阻對焊失效分析的發(fā)現(xiàn)過程：

1、 裂紋斷面外觀形貌
將產(chǎn)生裂紋的零件從裂紋處扳斷，用體視鏡觀察裂紋斷面形貌，斷面有一部分出現(xiàn)銹蝕，從顏色上看不出退火后應有的顏色，初步推斷是焊接不完全，且斷面較粗糙晶粒粗大。
2、 斷面金相組織
將零件切割制樣后用金相顯微鏡觀察斷面處金相組織，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有殘留氧化物及貝氏體狀組織。
3、 零件硬度測試
取有裂紋產(chǎn)品及無裂紋產(chǎn)品各1件分別進行硬度測試，以確認有裂紋產(chǎn)品的硬度是否異常。
4、 材料化學成分
對有無裂紋產(chǎn)品的化學成分用光譜分析儀進行檢測，確認化學成分是否有異常。
5、 焊接工藝參數(shù)分析
對焊接時的部分工藝參數(shù)進行了分析。

測試結果及其失效分析：
宏觀形貌觀察：零件焊接區(qū)域內(nèi)的毛刺都很小，且外圈側幾乎沒有毛刺，則可初步判定焊接時接觸面不平整，焊接時加熱不均勻，擠出壓力小而導致無法充分將雜質(zhì)及氧化物擠出。

微觀形貌觀察：從金相組織分析看，內(nèi)部殘留氧化物未被完全擠出，可能是因為電極夾持力小，且接觸面不平整，無法充分將電極或鋼絲上殘留的污垢及雜質(zhì)擠出，從而產(chǎn)生裂紋。組織中存在貝氏體組織，可能是由于退火溫度不足導致金相組織在相變過程中出現(xiàn)異常。

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第三講預告：
第三講將在電阻檢測、失效分析之后，進行選型討論，并通過選型實例鞏固加深對知識的理解，幫助工程師快速設計產(chǎn)品。