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嘉峪檢測網 2025-04-18 15:38
熱敏電阻作為一種基礎電氣元器件,在電氣集成系統中被廣泛使用。經驗表明,其電性能參數易受氣候試驗的影響。本文研究了五種典型氣候試驗對熱敏電阻電性能參數的影響。試驗項目包括高溫試驗、低溫試驗、快速溫變試驗、溫度循環試驗、鹽霧試驗。同時,研究了兩種典型試驗序列對其電參數的影響。研究發現,溫度循環對熱敏電阻標稱零功率的影響較小,偏差在5%以內;高溫和低溫試驗對其有一定影響,偏差在10%以內;鹽霧和快速溫變測試對其有較大影響,偏差大于20%。另外,試驗序列2的嚴酷度遠高于序列1的嚴酷度,對樣品產生更大的破壞性。鹽霧試驗可能會影響樣品內部污染等級情況,快速溫變試驗具有較大的嚴酷度,其通常應在其他環境試驗完成后進行。本文的研究將為標準的制修訂,測試工程師的方案合理制定提供一定的參考。
引言
熱敏電阻器(半導體熱敏電阻器)的電阻值對溫度極為敏感,其電阻值會隨溫度發生顯著變化,具有非線性的伏安曲線。其被廣泛應用于各類集成系統中,用于溫度測量、溫度補償、過流保護、穩壓、時間延遲器等。
熱敏電阻的工作原理受到封裝、制造工藝以及材料純度等因素的影響。優質的封裝材料和工藝可以確保熱敏電阻在高溫、高濕等惡劣環境下仍能保持穩定的性能。而材料純度的提高則有助于降低熱敏電阻的噪聲和漂移,提高測量的準確性和穩定性。因此,研究熱敏電阻在不同環境試驗測試條件下電參數的衰減具有非常大的意義,可有效促進其正確的使用。
環境試驗是產品研發過程中不可或缺的一環,尤其在電子、電氣、機械等領域,可確保產品在各種環境條件下的可靠性和穩定性。通過對產品典型環境試驗耐受性的研究,如高溫、低溫、恒定濕熱等,可有效提高產品壽命周期內,對貯存、運輸及使用環境的耐受性。同時,環境試驗的順序也會影響測試的結果,具備不同的嚴酷度。因此合理安排試驗順序顯得尤為重要。在進行環境試驗時,合理的順序安排可以幫助更有效地識別潛在問題并優化試驗過程。
本文將探討典型環境試驗對熱敏電阻電參數的影響,同時研究了兩種典型試驗序列對其電參數的影響。
試驗流程
本文選用熱敏電阻開展測試。每組試驗樣品數量為10個,挑選七組平行樣,樣品開展環境測試前均經過了均勻性測試。試驗設備為可編程恒溫恒濕箱、高低溫沖擊箱、油槽、 鹽霧箱、數字多用表等。采用安捷倫34401A數字萬用表在25℃標稱環境溫度下測試熱敏電阻標稱零功率電阻值[Zero-Power Resistance]Rn。
1.試驗要求
本文選取了5種典型的氣候環境試驗和2個不同的組合試驗序列,用于研究其對熱敏電阻電參數的影響。
1.高溫試驗驗證
溫度試驗通常是環境試驗的第一步。一般來說首先進行高溫和低溫測試,可以評估產品在極端溫度條件下的性能變化。測試方法參考GB/T 2423.2-2008。溫度設定值為85℃,測試時間為 168h。最后,將試驗樣品在25℃環境下恢復1小時后測量該樣品的標稱零功率電阻值。
2.低溫試驗驗證
測試方法參考GB/T 2423.1-2008。溫度設定值為-40℃,測試時間為 168h。最后,將試驗樣品在25℃環境下恢復1小時后測量該樣品的標稱零功率電阻值。
3.溫度快速變化試驗
溫度快速變化是指溫度在短時間內從高溫迅速降至低溫,或者從低溫迅速升至高溫的過程。通過模擬極端溫度變化來評估產品的耐久性和適應性。試驗條件為:QA:-40℃, QB:85℃,高低溫下的暴露時間各30min, 高低溫轉換時間: 2min~3min,循環次數:5次。最后,將試驗樣品在25℃環境下恢復1小時后測量該樣品的標稱零功率電阻值。
4.穩態濕熱試驗
穩態濕熱試驗是一種常見的測試方法,其目的是測試樣品在高溫高濕環境下的耐久性和適應性。試驗條件為:40℃、93%RH,測試時間96小時。最后,將試驗樣品在25℃環境下恢復1小時后測量該樣品的標稱零功率電阻值。
5.鹽霧試驗
鹽霧試驗通常在完成前面幾項試驗后進行。此時,產品已在多種環境條件下接受考驗,鹽霧試驗主要用于評估產品在腐蝕性環境中的表現,特別是對于金屬材料的防腐蝕能力。本測試采用5%的NaCl溶液,試驗箱及鹽霧溫度為35℃,持續時間為24h。
6.氣候試驗序列
開展環境試驗時,進行試驗的順序可能很重要。這是因為在進行另一項環境試驗之前,由一項環境試驗引發的損壞可能變得更明顯。本文研制了兩種氣候試驗序列。試驗序列1:高溫——低溫——恒定濕熱——高低溫沖擊——鹽霧。試驗序列2:高低溫沖擊——鹽霧——恒定濕熱——高溫——低溫。用于研究不同的氣候試驗順序對樣品電參數的影響。
試驗結果
本章節討論了五種典型氣候試驗對熱敏電阻電性能參數,即標稱零功率電阻值的影響。試驗項目包括高溫試驗、低溫試驗、快速溫變試驗、溫度循環試驗、鹽霧試驗。同時,研究了兩種典型試驗序列對其電參數的影響。
1.典型氣候試驗對熱敏電阻電性能參數的影響
熱敏電阻經過不同類型的環境測試后,其標稱零功率電阻值變化見表1-表5。其中R0(Ω)為環境試驗前的電阻值,R(Ω)為環境試驗后的電阻值,△R/R(%)為電阻值的變化率。
表1 高溫測試對熱敏電阻零功率電阻值的影響
表2 低溫測試對熱敏電阻零功率電阻值的影響
表3 溫度變化測試對熱敏電阻零功率電阻值的影響
表4 溫度循環測試對熱敏電阻零功率電阻值的影響
表5 鹽霧測試對熱敏電阻零功率電阻值的影響
從表1~5可知,典型的氣候環境試驗均會使熱敏電阻的電性能參數產生一定的衰減。研究發現,溫度循環對熱敏電阻標稱零功率的影響較小,偏差在5%以內;高溫和低溫試驗對其有一定影響,偏差在10%以內;鹽霧和快速溫變測試對其有較大影響,偏差大于20%。溫度沖擊的嚴酷度較大,熱敏電阻具有較強的溫度敏感性,所以該測試將較大的影響其零功率電阻值。而鹽霧測試會影響熱敏電阻的封裝材料,從而影響其元件的電性能。
2.不同氣候試驗序列對熱敏電阻電性能參數的影響
該章節研究了兩種不同的氣候試驗序列對熱敏電阻電性能參數的影響。試驗序列1:高溫——低溫——恒定濕熱——高低溫沖擊——鹽霧。試驗序列2:高低溫沖擊——鹽霧——恒定濕熱——高溫——低溫。表6-表7為不同測試序列對熱敏電阻零功率電阻值的影響。
表6 測試序列1對熱敏電阻零功率電阻值的影響
表7 測試序列2對熱敏電阻零功率電阻值的影響
由表6~7可以看出,熱敏電阻經過兩種不同的測試序列后,其電性能參數均發生一定的衰減。序列2的嚴酷度高于序列1的嚴酷度,對樣品產生更大的破壞性。環境試驗的順序安排對于確保產品的可靠性和穩定性至關重要。合理的試驗順序不僅能夠提高試驗的效率,還能更有效地識別和解決潛在問題。在實際操作中,應根據產品的特性和使用環境靈活調整試驗順序,以達到最佳的試驗效果。通過科學合理的環境試驗順序,可以為產品的市場投放提供有力保障,確保產品在各種環境條件下的優異表現。實際操作中,為了驗證單個項目對樣品的影響,我們應將低嚴酷度的試驗如高溫、低溫優先進行。將高破壞性或對其他測試存在較大影響的項目安排在較后的試驗時序,如高低溫沖擊、鹽霧測試。
環境試驗的順序安排對于確保產品的可靠性和穩定性至關重要。合理的試驗順序不僅能夠提高試驗的效率,還能更有效地識別和解決潛在問題。在實際操作中,應根據產品的特性和使用環境靈活調整試驗順序,以達到最佳的試驗效果。通過科學合理的環境試驗順序,可以為產品的市場投放提供有力保障,確保產品在各種環境條件下的優異表現。
總結
本文研究了五種典型氣候試驗序列對熱敏電阻電性能參數的影響。試驗項目包括高溫試驗、低溫試驗、快速溫變試驗、溫度循環試驗、鹽霧試驗。同時,研究了兩種典型試驗序列對其電參數的影響。研究發現,溫度循環對熱敏電阻標稱零功率的影響較小,偏差在5%以內;高溫和低溫試驗對其有一定影響,偏差在10%以內;鹽霧和快速溫變測試對其有較大影響,偏差大于20%。另外,試驗序列2的嚴酷度遠高于序列1的嚴酷度,對樣品產生更大的破壞性。鹽霧試驗可能會影響樣品內部污染等級情況,快速溫變試驗具有較大的嚴酷度,其通常應在其他環境試驗完成后進行。本文的研究將為標準的制修訂,測試工程師的方案制定提供一定的參考。
引用本文:
王婷婷.典型氣候試驗對熱敏電阻電性能參數影響研究[J].環境技術,2024,42(11):49-54.
來源:環境技術核心期刊