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高壓直流電源元器件的失效直接受濕度、溫度、電壓、機械等因素的影響。

01、溫度導致失效

1.1環(huán)境溫度是導致高壓直流電源元器件失效的重要因素。

溫度變化對半導體器件的影響：構成雙極型半導體器件的基本單元P-N結對溫度的變化很敏感，當P-N結反向偏置時(shí)，由少數載流子形成的反向漏電流受溫度的變化影響，其關(guān)系為：

式中：ICQ―――溫度T0C時(shí)的反向漏電流

ICQR――溫度TR℃時(shí)的反向漏電流

T－TR――溫度變化的絕對值

由上式可以看出，溫度每升高10℃，ICQ將增加一倍。這將造成晶體管放大器的工作點(diǎn)發(fā)生漂移、晶體管電流放大系數發(fā)生變化、特性曲線(xiàn)發(fā)生變化，動(dòng)態(tài)范圍變小。

溫度與允許功耗的關(guān)系如下：

式中：PCM―――最大允許功耗

TjM―――最高允許結溫

T――――使用環(huán)境溫度

RT―――熱阻

由上式可以看出，溫度的升高將使晶體管的最大允許功耗下降。

由于P-N結的正向壓降受溫度的影響較大，所以用P-N為基本單元構成的雙極型半導體邏輯高壓直流電源元器件（TTL、HTL等集成電路）的電壓傳輸特性和抗干擾度也與溫度有密切的關(guān)系。當溫度升高時(shí)，P-N結的正向壓降減小，其開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)電平都將減小，這就使得高壓直流電源元器件的低電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而變??；高電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而增大，造成輸出電平偏移、波形失真、穩態(tài)失調，甚至熱擊穿。

02、溫度變化對電阻的影響

溫度變化對電阻的影響主要是溫度升高時(shí)，電阻的熱噪聲增加，阻值偏離標稱(chēng)值，允許耗散概率下降等。比如，RXT系列的碳膜電阻在溫度升高到100℃時(shí)，允許的耗散概率僅為標稱(chēng)值的20％。

但我們也可以利用電阻的這一特性，比如，有經(jīng)過(guò)特殊設計的一類(lèi)電阻：PTC（正溫度系數熱敏電阻）和NTC（負溫度系數熱敏電阻），它們的阻值受溫度的影響很大。

對于PTC，當其溫度升高到某一閾值時(shí)，其電阻值會(huì )急劇增大。利用這一特性，可將其用在電路板的過(guò)流保護電路中，當由于某種故障造成通過(guò)它的電流增加到其閾值電流后，PTC的溫度急劇升高，同時(shí)，其電阻值變大，限制通過(guò)它的電流，達到對電路的保護。而故障排除后，通過(guò)它的電流減小，PTC的溫度恢復正常，同時(shí)，其電阻值也恢復到其正常值。

對于NTC，它的特點(diǎn)是其電阻值隨溫度的升高而減小。

2.1溫度變化對電容的影響

溫度變化將引起電容的到介質(zhì)損耗變化，從而影響其使用壽命。溫度每升高10℃時(shí)，電容器的壽命就降低50％，同時(shí)還引起阻容時(shí)間常數變化，甚至發(fā)生因介質(zhì)損耗過(guò)大而熱擊穿的情況。

此外，溫度升高也將使電感線(xiàn)圈、變壓器、扼流圈等的絕緣性能下降。

03、濕度導致失效

濕度過(guò)高，當含有酸堿性的灰塵落到電路板上時(shí)，將腐蝕高壓直流電源元器件的焊點(diǎn)與接線(xiàn)處，造成焊點(diǎn)脫落，接頭斷裂。

濕度過(guò)高也是引起漏電耦合的主要原因。

而濕度過(guò)低又容易產(chǎn)生靜電，所以環(huán)境的濕度應控制在合理的水平。

04、過(guò)高電壓導致器件失效

施加在高壓直流電源元器件上的電壓穩定性是保證高壓直流電源元器件正常工作的重要條件。過(guò)高的電壓會(huì )增加高壓直流電源元器件的熱損耗，甚至造成電擊穿。對于電容器而言，其失效率正比于電容電壓的5次冪。對于集成電路而言，超過(guò)其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。

電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值，超過(guò)該允許值，器件存在失效風(fēng)險。主動(dòng)高壓直流電源元器件和被動(dòng)高壓直流電源元器件失效的表現形式稍有差別，但也都有電壓允許上限。晶體管高壓直流電源元器件都有耐壓值，超過(guò)耐壓值會(huì )對高壓直流電源元器件有損傷，比如超過(guò)二極管、電容等，電壓超過(guò)高壓直流電源元器件的耐壓值會(huì )導致它們擊穿，如果能量很大會(huì )導致熱擊穿，高壓直流電源元器件會(huì )報廢。

05、振動(dòng)、沖擊影響

機械振動(dòng)與沖擊會(huì )使一些內部有缺陷的高壓直流電源元器件加速失效，造成災難性故障，機械振動(dòng)還會(huì )使焊點(diǎn)、壓線(xiàn)點(diǎn)發(fā)生松動(dòng)，導致接觸不良；若振動(dòng)導致導線(xiàn)不應有的碰連，會(huì )產(chǎn)生一些意象不到的后果。

可能引起的故障模式，及失效分析。

電氣過(guò)應力（Electrical Over Stress，EOS）是一種常見(jiàn)的損害電子器件的方式，是高壓直流電源元器件常見(jiàn)的損壞原因，其表現方式是過(guò)壓或者過(guò)流產(chǎn)生大量的熱能，使高壓直流電源元器件內部溫度過(guò)高從而損壞高壓直流電源元器件（大家常說(shuō)的燒壞），是由電氣系統中的脈沖導致的一種常見(jiàn)的損害電子器件的方式。

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