五大常见电子元器件的失效全解析

于 2025-08-28 10:34:54 发布 9 阅读 0 评论

电子设备中绝大部分故障最终都可溯源至元器件失效。熟悉各类元器件的失效模式,往往仅凭直觉就能锁定故障点,或仅凭一次简单的电阻、电压测量即可定位问题。

电阻器类


电阻器家族包括固定电阻与可变电阻(电位器),在整机中数量庞大且持续耗能,其引发的故障约占总故障的15 %。统计表明,其中85 %~90 %为断路、机械损伤、短路、绝缘击穿等致命失效,仅约10 %源于阻值漂移。


1. 材料-结构决定失效模式


碳膜电阻:引线断裂、基体缺陷、膜层均匀性差、刻槽缺陷、膜-端电极接触不良、污染。


金属膜电阻:膜层破裂、银迁移、氧化还原、静电荷、电晕放电、引线松脱。
线绕电阻:接触不良、电流腐蚀、焊点熔解、绝缘破损。
可变电阻:接触簧片疲劳、杂质污染、环氧胶劣化、轴心倾斜。

2. 变质与开路


固定电阻变质多以阻值增大为特征,诱因包括散热不良、潮湿或制造缺陷。烧毁有两种典型外观:


过流型——表面焦糊,易于目测;
高压脉冲型——表面完好,阻值却呈开路或大幅漂移,常见于高压电路。
3. 电位器接触不良
据统计表明,电信设备电位器故障中90 %、电视机中87 %表现为接触不良,原因有:
  • 接触压力不足、簧片应力松弛、滑动触点偏离轨道;
  • 氧化膜或污染膜形成;
  • 导电层/电阻合金线磨损或烧毁。

4. 检修策略


固定电阻失效直接更换;线绕电阻若仅局部烧断,可重绕修复。电位器接触不良可先用无水乙醇清洗后复测,仍不恢复即更换。


电容器类


电容失效现象可归纳为击穿、开路、参数退化、漏液及机械损伤,其机理与产品结构、材料、工艺、环境应力耦合相关。

1. 失效机理  

击穿:介质疵点、老化、电化学击穿、边缘飞弧、金属离子迁移、内部气隙放电。
开路:阳极箔腐蚀断裂、引出线氧化、电解质干涸、机械应力瞬时断开。
参数退化:潮湿老化、金属离子迁移、残余应力、电解质挥发、接触电阻增大。
2. 检测方法
电解电容:万用表R×1 k或R×10 k挡,通过充放电曲线判断容量、漏电。充电电流大且回零慢者容量足;指针不动则失效;回零阻值低则漏电严重。
1 mF以上普通电容:多次同极性触碰法,观察指针摆动判断漏电或击穿。
1 mF以下:优先使用数字表电容挡;无电容挡时,可与同规格好电容并联判断开路。
精密参数:LCR电桥测容量,晶体管图示仪测耐压。

电感与变压器类


故障以外应力为主:负载短路导致过流、通风不良导致过热、潮湿导致绝缘下降。
1. 常见故障现象
  • 通电嗡嗡响——铁心未夹紧或过载;
  • 高热、冒烟、焦味——线圈匝间短路或过载;
  • 保险丝熔断——严重短路。

2. 检测方法


直流电阻法:用R×1 W测天线/振荡线圈,R×10 W~R×100 W测中周、变压器。阻值显著低于经验值说明匝间短路;阻值为零说明完全短路。初级-次级间电阻应为无穷大,否则为漏电。


通电法:次级电压明显下降提示局部短路;迅速升温、冒烟即判定内部短路。
仪器法:高频Q表测电感量及Q值;兆欧表测绝缘;电感短路仪排查低频线圈局部短路。调压变压器需定期清理碳刷碎片与积碳,防止二次短路。


集成电路类

  • 电极开路/时断时通——金属迁移、电蚀、工艺缺陷;
  • 电极短路——金属扩散、金属化缺陷、异物;
  • 引线折断——线径不均、机械应力、电蚀;
  • 参数漂移——材料缺陷、可动离子污染;
  • 机械磨损/封装裂纹——封装工艺缺陷、环境应力;
  • 可焊性下降——镀层不良、氧化污染;
  • 整机无法工作——多由外部工作条件超限引发。
  • 先确认外围电源、时钟、复位正常,再对可疑引脚进行静态电压、波形、热像扫描比对,最后辅以X-ray或微探针确认内部金属化缺陷。

结语


元器件失效虽呈现多样性,但其物理-化学机理具有高度可归纳性。掌握材料特性、工艺弱点与环境耦合规律,辅以针对性检测手段,即可在复杂系统中迅速抽丝剥茧、精准定位故障源。

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