电子测量实验教程
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2.2 电子元器件的选用

为了保证电子整机产品的技术指标达到设计标准,并且能够长期稳定、可靠的工作,在电子元器件装配前必须对所有的元器件进行严格的选择和合理地使用。

1. 电子元器件的选用准则

选用电子元器件时应遵循以下准则:

(1)要做到元器件的技术条件、性能和质量等级等均满足整机产品的要求。

(2)优先选用可靠性高、质量稳定的标准化元器件,不选用过时或淘汰的元器件。我国的电子元器件质量级别大致分为三级,即军标级、工业级和民用级元器件。有的生产厂家又将每一级分为正品和副品,在选用元器件时应尽量选用军标级或正品元器件。

(3)在生产过程中许多因素决定元器件的质量,如原材料、生产设备、生产工艺、技术管理、质量管理,以及产品检验等。因此要选用质量好、价格合理、供货及时和技术服务诚信的生产厂家的元器件。

(4)尽量选用体积小的元器件,以及选用大、中规模集成电路代替分立元件组成的电路。

(5)由于可调元器件的可靠性低于固定元器件,在应用中尽量避免使用可调元器件,这样做可简化调试程序,提高工作效率。

(6)选用系列化、标准化的元器件。在性能价格比相等时,优先选用国产元器件。

(7)应最大限度地减小元器件品种规格的数量和种类。

2. 电子元器件的降额使用

各种电子元器件都有其设计的额定值,例如电阻器的功率、电容器的耐压,以及半导体器件的电压和电流等。这种额定值是指元器件在设计时所允许承受的最大值,一般是指在一定的环境温度条件下和一定的时间范围内,元器件所能承受而又不致失效的能力。

在实际使用元器件时,为了保证元器件使用的可靠性和延长元器件的使用寿命,电子元器件在使用时不应长时间地处于额定值工作状态,而应该视其应用场合的具体环境,脱离额定值工作状态,这就需要降额使用。国家和行业的有关标准规定,电子元器件的降额系数一般在0.5~0.9之间,有的元器件甚至取0.4以下。上述的降额系数只是元器件在常温应用下的数值,对于高温条件下使用的某些元器件,则应考虑其温度效应而引起的降额。

对于质量正常的元器件在应用上采取降额使用是有益的,而对于质量较差的元器件或者过度追求高可靠性而采取大幅降额的方法是有害的,应该避免使用。

3. 电子元器件的筛选

对电子元器件进行筛选,其目的是为了剔除那些在生产制造过程中因材料或工艺上的不完善而存在缺陷的部分早期失效产品,这样可有效地提高元器件应用的可靠性。电子元器件的筛选工作是由生产企业来完成的,生产企业根据整机产品对可靠性的要求,依照元器件的检验筛选工艺文件对电子元器件进行严格的“使用筛选”。使用筛选包括外观质量检验、功能性筛选和老化筛选。

(1)外观质量检验包括外观要做到完好无损,其表面无凹陷、划痕、裂口、污垢和锈斑;外部涂层不能起泡、脱落和擦伤。外型尺寸、电极引线的位置和直径要做到符合产品标准外形图的规定。电极引线要求求镀层光洁、无压折或扭曲,没有影响焊接的氧化层、污垢和伤痕。各种元器件的型号、规格、标志、字符要完整、清晰、牢固。

可调元器件在其调节范围内要活动平滑、灵活、松紧适度、无机械杂音。开关类元件要保持接触良好、动作迅速。

(2)功能性筛选是指元器件在使用过程中,通常要在长时间连续通电的情况下工作,并且要承受环境因素和其他不可预测的意外因素的影响,这就要求元器件必须具有良好的可靠性和稳定性。在外界条件发生变化时,电子元器件的功能和主要参数,如特性参数、规格参数及质量参数均不发生改变。只有电子元器件的功能和主要参数不发生改变,才能确保电子整机产品稳定可靠的工作。

(3)老化是指电子元器件和产品在通电情况下和自然环境中,其性能和主要参数逐渐变化的过程。老化的工作过程是给电子元器件施加电的、热的、机械的,或者多种结合的外部应力,模拟恶劣的工作环境,使它们内部的潜在故障加速暴露出来,然后进行电气参数测量,筛选并剔除掉那些失效和变值的元器件,尽可能多的把早期失效元器件排除在正常使用之前。筛选的指导原则是:经过老化筛选有缺陷的元器件会失效,而合格品得到保留。

由于元器件生产厂家在产品出厂前已做过筛选(一次筛选),故电子整机产品生产厂家进行的元器件筛选又称为补充筛选(二次筛选)。元器件的二次筛选通常是在元器件的可靠性不能满足整机产品对可靠性要求的条件下进行的。二次筛选通常施加较宽的温度界限,在额定值或超过额定值的条件下对元器件进行试验。有时还要进行各种机械强度试验,如冲击、震动、加速度、运输等。其目的就是加速有缺陷元器件被淘汰,从而降低元器件在使用中的失效率。需要说明的是,筛选试验中所规定的方法及条件应与元器件生产厂家制造元器件的技术标准相配套和协调一致,否则筛选反而会降低元器件固有的可靠性。筛选工作的实质是在特定条件下对元器件进行挑选,它并不能提高筛选出的合格元器件的固有可靠性。