关于电子电路的失效分析.pdf
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1、第1 6 期(总第54 7 期)摘要:本文介绍和讨论了电路失效分析的重要性和方法,以及有效地诊断和解决电路故障。通过详细介绍电路失效的常见原因和机制,并结合实例和案例研究,此外,本文提供了实用的步骤和工具,分析了电路板上的电阻器过热问题以及整流桥的频繁失效的案例,可以有效地进行电路失效分析和故障排除。另外,本文还探讨了电路失效预防和改进的策略。关键词:失效分析工具;应用技术;预防措施电路失效是电子设备和系统中不可避免的问题,其对性能、可靠性和生命周期造成严重影响。因此,电路失效分析是电子工程领域中一项至关重要的任务。电路失效可能由电子元件的故障、连接失效、布局问题或其他因素引起。为了确保设备和
2、系统的正常运行,并提高其可靠性,了解和解决电路失效问题至关重要。本文将探讨电路失效分析的基本原理、工具和技术。详细介绍了电路失效的常见原因和机制,包括元件失效和连接失效。通过具体的案例研究和实例分析,提供解决问题的步骤和方法。此外,我们还将讨论电路失效的预防和改进策略,从设计、制造到维护阶段提供相关建议。最后,介绍了电路失效分析领域的未来发展和趋势,包括新技术和方法的应用,以及可持续性和环保因素的重要性。通过深人了解电路失效分析的重要性和挑战,并采取适当的预防和改进措施,我们可以为电子设备和系统的性能和可靠性提供更好的保障。一、电路失效分析的概述电路失效是指电子元件、连接或布局在特定工作条件下
3、无法正常工作的情况。它可以分为功能失效、可靠性失效和安全性失效等不同类型,每种类型都有不同的影响和分析方法。主要目标是识别和解决电路中的故障,恢复设备的正常运行。通过准确分析失效原因,可以制定针对性的修复措施,提高设备的可靠性和维护效率。此外,电路失效分析还为改进电路设计和制造过程提供重要的反馈信息。通过故障描述和数据收集,了解设备失效的具体症状和情况,并收集相关数据和信息。测量、观察和测试,逐步排除可能的失效原因,并判断最可能的故障点。通过深入研究,确定造成失效的具体原因,例如,元件损坏、温度问题、电压过高等。随后,制定针对性的修复方案,并提出相应的预防措施,以避免类似失效再次发生。利用示波
4、器、多新潮电子关于电子电路的失效分析曲建华(北京航空航天大学宁波创新研究院,浙江宁波3 1 58 3 2)用途测试仪器、电阻计等用于测量和检测电路参数和信号、电路仿真软件、故障模拟工具等用于模拟电路行为和评估失效模式。二、关于电路失效分析的工具和技术,以下是对其中几种常用工具和技术的介绍测量仪器和设备,测量仪器和设备在电路失效分析中起着关键作用。常见的测量仪器包括示波器、多用途测试仪器、电阻计、电流表等。通过这些仪器,可以测量和检测电路的各种参数和信号,如电压、电流、频率、相位等。测量结果可用于对比分析、故障判断和失效模式分析。故障排除工具用于定位和排除电路中的故障点,其中包括电路图、故障诊断
5、仪器、电路板返工设备等。电路图作为基本工具,可以帮助工程师理解电路结构和信号流动,并快速定位故障点。故障诊断仪器可以用于检测信号的特征和波形,以确定故障位置。仿真和建模工具,仿真和建模工具在电路失效分析中起到辅助和预测的作用。电路仿真软件(如SPICE软件)可以模拟和分析电路行为,通过输人电路参数和信号,预测电路的响应和性能。故障模拟工具可以帮助模拟和评估失效模式,以理解故障的机制和可能的原因。最后利用可靠性评估和统计分析方法用于对电路失效进行定量分析和评估,这些方法包括故障数据分析、可靠性预测模型、失效模式和效应分析(FMEA)、失效率预测等。通过统计分析和可靠性评估,可以帮助确定电路的寿命
6、和可靠性,并提前采取预防措施以减少故障发生的概率。这些工具和技术在电路失效分析中相互结合和支持,可以提供丰富的信息和手段,以更好地诊断和解决电路失效问题。三、电路失效的常见原因和机制(一)电阻器、电容器和电感器的失效原因和特征长时间高功率负载下,电阻器可能会过热,导致电82电气自动化电气自动化阻值变化、漏电和短路等故障;在高电压或大电流下,电阻器可能会因功率过大而损坏。当电路中发生过电压时,电阻器可能会受到击穿或击穿效应,导致失效。对极性电容器,极性反转可能导致电容器电解液干燥、内部损坏或泄漏;电容器可能因介质损坏或极板短路而发生漏电或短路。当电容器承受超过其额定电压的电压时,可能会发生击穿或
7、失效。当电感器承受过大电流时,磁芯可能会饱和,导致电感值降低和电感器性能下降;超过电感器额定电流的电流可能导致线圈过热、绝缘破坏和损坏;电感器绕组可能因绝缘破损、短路或开路等原因而失效。(二)晶体管和MOSFET的失效原因和特征当晶体管承受超过其额定电流或功率的过大电流和功率时,可能会导致击穿、热失效或损坏。静电放电可能导致晶体管敏感部分的损坏,高温和热应力,过高的工作温度和热应力可能导致晶体管性能退化、介质劣化和失效。当MOSFET承受超过其额定电压的过高电压时,可能会发生击穿、漏电或损坏;MOSFET的栅极和绝缘层可能会受到电荷积累和击穿效应的影响,导致性能下降和失效;过高的温度可能导致M
8、OSFET的通道电阻增加、绝缘劣化和导致损坏。(三)整流器、二极管和稳压器的失效原因和特征整流器失效原因和特征。当整流器承受超过其额定电流的过大电流时,可能会导致损坏、热失效和击穿。长时间高功率负载下,整流器可能会过热,导致电压降低和损坏。整流器可能因输入电压过高或过电压冲击而失效。过高的温度可能导致二极管结构损坏、漏电增加和失效。当二极管承受过高反向电压时,可能会发生击穿效应和损坏。二极管可能因结构损坏、过载或过电流而发生漏电或短路。稳压器承受超过其额定电流的过大电流时,可能会导致热失效和损坏。长时间高功率负载或过高的工作温度可能导致稳压器失效和降低输出电压。稳压器承受超过其额定电压的过高电
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