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熱敏電阻作為一種基礎(chǔ)電氣元器件，在電氣集成系統(tǒng)中被廣泛使用。經(jīng)驗(yàn)表明，其電性能參數(shù)易受氣候試驗(yàn)的影響。本文研究了五種典型氣候試驗(yàn)對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)的影響。試驗(yàn)項(xiàng)目包括高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、快速溫變?cè)囼?yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)。同時(shí)，研究了兩種典型試驗(yàn)序列對(duì)其電參數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，溫度循環(huán)對(duì)熱敏電阻標(biāo)稱零功率的影響較小，偏差在5%以內(nèi)；高溫和低溫試驗(yàn)對(duì)其有一定影響，偏差在10%以內(nèi)；鹽霧和快速溫變測(cè)試對(duì)其有較大影響，偏差大于20%。另外，試驗(yàn)序列2的嚴(yán)酷度遠(yuǎn)高于序列1的嚴(yán)酷度，對(duì)樣品產(chǎn)生更大的破壞性。鹽霧試驗(yàn)可能會(huì)影響樣品內(nèi)部污染等級(jí)情況，快速溫變?cè)囼?yàn)具有較大的嚴(yán)酷度，其通常應(yīng)在其他環(huán)境試驗(yàn)完成后進(jìn)行。本文的研究將為標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，測(cè)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(dǎo)體熱敏電阻器）的電阻值對(duì)溫度極為敏感，其電阻值會(huì)隨溫度發(fā)生顯著變化，具有非線性的伏安曲線。其被廣泛應(yīng)用于各類集成系統(tǒng)中，用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、過(guò)流保護(hù)、穩(wěn)壓、時(shí)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(yōu)質(zhì)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(huán)境下仍能保持穩(wěn)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(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此，研究熱敏電阻在不同環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試條件下電參數(shù)的衰減具有非常大的意義，可有效促進(jìn)其正確的使用。

 

環(huán)境試驗(yàn)是產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中不可或缺的一環(huán)，尤其在電子、電氣、機(jī)械等領(lǐng)域，可確保產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的可靠性和穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品典型環(huán)境試驗(yàn)?zāi)褪苄缘难芯浚绺邷?、低溫、恒定濕熱等，可有效提高產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，對(duì)貯存、運(yùn)輸及使用環(huán)境的耐受性。同時(shí)，環(huán)境試驗(yàn)的順序也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果，具備不同的嚴(yán)酷度。因此合理安排試驗(yàn)順序顯得尤為重要。在進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，合理的順序安排可以幫助更有效地識(shí)別潛在問(wèn)題并優(yōu)化試驗(yàn)過(guò)程。

 

本文將探討典型環(huán)境試驗(yàn)對(duì)熱敏電阻電參數(shù)的影響，同時(shí)研究了兩種典型試驗(yàn)序列對(duì)其電參數(shù)的影響。

 

試驗(yàn)流程

 

本文選用熱敏電阻開(kāi)展測(cè)試。每組試驗(yàn)樣品數(shù)量為10個(gè)，挑選七組平行樣，樣品開(kāi)展環(huán)境測(cè)試前均經(jīng)過(guò)了均勻性測(cè)試。試驗(yàn)設(shè)備為可編程恒溫恒濕箱、高低溫沖擊箱、油槽、 鹽霧箱、數(shù)字多用表等。采用安捷倫34401A數(shù)字萬(wàn)用表在25℃標(biāo)稱環(huán)境溫度下測(cè)試熱敏電阻標(biāo)稱零功率電阻值[Zero-Power Resistance]Rn。

 

1.試驗(yàn)要求

 

本文選取了5種典型的氣候環(huán)境試驗(yàn)和2個(gè)不同的組合試驗(yàn)序列，用于研究其對(duì)熱敏電阻電參數(shù)的影響。

 

1.高溫試驗(yàn)驗(yàn)證

 

溫度試驗(yàn)通常是環(huán)境試驗(yàn)的第一步。一般來(lái)說(shuō)首先進(jìn)行高溫和低溫測(cè)試，可以評(píng)估產(chǎn)品在極端溫度條件下的性能變化。測(cè)試方法參考GB/T 2423.2-2008。溫度設(shè)定值為85℃，測(cè)試時(shí)間為 168h。最后，將試驗(yàn)樣品在25℃環(huán)境下恢復(fù)1小時(shí)后測(cè)量該樣品的標(biāo)稱零功率電阻值。

 

2.低溫試驗(yàn)驗(yàn)證

 

測(cè)試方法參考GB/T 2423.1-2008。溫度設(shè)定值為-40℃，測(cè)試時(shí)間為 168h。最后，將試驗(yàn)樣品在25℃環(huán)境下恢復(fù)1小時(shí)后測(cè)量該樣品的標(biāo)稱零功率電阻值。

 

3.溫度快速變化試驗(yàn)

 

溫度快速變化‌是指溫度在短時(shí)間內(nèi)從高溫迅速降至低溫，或者從低溫迅速升至高溫的過(guò)程。通過(guò)模擬極端溫度變化來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的耐久性和適應(yīng)性。試驗(yàn)條件為：QA：－40℃, QB：85℃,高低溫下的暴露時(shí)間各30min, 高低溫轉(zhuǎn)換時(shí)間: 2min～3min,循環(huán)次數(shù)：5次。最后，將試驗(yàn)樣品在25℃環(huán)境下恢復(fù)1小時(shí)后測(cè)量該樣品的標(biāo)稱零功率電阻值。

 

4.穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn)

 

穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn)是一種常見(jiàn)的測(cè)試方法，其目的是測(cè)試樣品在高溫高濕環(huán)境下的耐久性和適應(yīng)性。試驗(yàn)條件為：40℃、93％RH，測(cè)試時(shí)間96小時(shí)。最后，將試驗(yàn)樣品在25℃環(huán)境下恢復(fù)1小時(shí)后測(cè)量該樣品的標(biāo)稱零功率電阻值。

 

5.鹽霧試驗(yàn)

 

鹽霧試驗(yàn)通常在完成前面幾項(xiàng)試驗(yàn)后進(jìn)行。此時(shí)，產(chǎn)品已在多種環(huán)境條件下接受考驗(yàn)，鹽霧試驗(yàn)主要用于評(píng)估產(chǎn)品在腐蝕性環(huán)境中的表現(xiàn)，特別是對(duì)于金屬材料的防腐蝕能力。本測(cè)試采用5%的NaCl溶液，試驗(yàn)箱及鹽霧溫度為35℃，持續(xù)時(shí)間為24h。

 

6.氣候試驗(yàn)序列

 

開(kāi)展環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行試驗(yàn)的順序可能很重要。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行另一項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)之前，由一項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)引發(fā)的損壞可能變得更明顯。本文研制了兩種氣候試驗(yàn)序列。試驗(yàn)序列1：高溫——低溫——恒定濕熱——高低溫沖擊——鹽霧。試驗(yàn)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(yàn)順序?qū)悠冯妳?shù)的影響。

 

試驗(yàn)結(jié)果

 

本章節(jié)討論了五種典型氣候試驗(yàn)對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)，即標(biāo)稱零功率電阻值的影響。試驗(yàn)項(xiàng)目包括高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、快速溫變?cè)囼?yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)。同時(shí)，研究了兩種典型試驗(yàn)序列對(duì)其電參數(shù)的影響。

 

1.典型氣候試驗(yàn)對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)的影響

 

熱敏電阻經(jīng)過(guò)不同類型的環(huán)境測(cè)試后，其標(biāo)稱零功率電阻值變化見(jiàn)表1-表5。其中R0(Ω)為環(huán)境試驗(yàn)前的電阻值，R(Ω)為環(huán)境試驗(yàn)后的電阻值，△R/R（%）為電阻值的變化率。

 

表1 高溫測(cè)試對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響

 

表2 低溫測(cè)試對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響

 

表3 溫度變化測(cè)試對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響

 

表4 溫度循環(huán)測(cè)試對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響

 

表5 鹽霧測(cè)試對(duì)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(huán)境試驗(yàn)均會(huì)使熱敏電阻的電性能參數(shù)產(chǎn)生一定的衰減。研究發(fā)現(xiàn)，溫度循環(huán)對(duì)熱敏電阻標(biāo)稱零功率的影響較小，偏差在5%以內(nèi)；高溫和低溫試驗(yàn)對(duì)其有一定影響，偏差在10%以內(nèi)；鹽霧和快速溫變測(cè)試對(duì)其有較大影響，偏差大于20%。溫度沖擊的嚴(yán)酷度較大，熱敏電阻具有較強(qiáng)的溫度敏感性，所以該測(cè)試將較大的影響其零功率電阻值。而鹽霧測(cè)試會(huì)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(yàn)序列對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)的影響

 

該章節(jié)研究了兩種不同的氣候試驗(yàn)序列對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)的影響。試驗(yàn)序列1：高溫——低溫——恒定濕熱——高低溫沖擊——鹽霧。試驗(yàn)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(cè)試序列對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響。

 

表6 測(cè)試序列1對(duì)熱敏電阻零功率電阻值的影響

 

表7 測(cè)試序列2對(duì)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(jīng)過(guò)兩種不同的測(cè)試序列后，其電性能參數(shù)均發(fā)生一定的衰減。序列2的嚴(yán)酷度高于序列1的嚴(yán)酷度，對(duì)樣品產(chǎn)生更大的破壞性。環(huán)境試驗(yàn)的順序安排對(duì)于確保產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。合理的試驗(yàn)順序不僅能夠提高試驗(yàn)的效率，還能更有效地識(shí)別和解決潛在問(wèn)題。在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性和使用環(huán)境靈活調(diào)整試驗(yàn)順序，以達(dá)到最佳的試驗(yàn)效果。通過(guò)科學(xué)合理的環(huán)境試驗(yàn)順序，可以為產(chǎn)品的市場(chǎng)投放提供有力保障，確保產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的優(yōu)異表現(xiàn)。實(shí)際操作中，為了驗(yàn)證單個(gè)項(xiàng)目對(duì)樣品的影響，我們應(yīng)將低嚴(yán)酷度的試驗(yàn)如高溫、低溫優(yōu)先進(jìn)行。將高破壞性或?qū)ζ渌麥y(cè)試存在較大影響的項(xiàng)目安排在較后的試驗(yàn)時(shí)序，如高低溫沖擊、鹽霧測(cè)試。

 

環(huán)境試驗(yàn)的順序安排對(duì)于確保產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。合理的試驗(yàn)順序不僅能夠提高試驗(yàn)的效率，還能更有效地識(shí)別和解決潛在問(wèn)題。在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性和使用環(huán)境靈活調(diào)整試驗(yàn)順序，以達(dá)到最佳的試驗(yàn)效果。通過(guò)科學(xué)合理的環(huán)境試驗(yàn)順序，可以為產(chǎn)品的市場(chǎng)投放提供有力保障，確保產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的優(yōu)異表現(xiàn)。

 

總結(jié)

 

本文研究了五種典型氣候試驗(yàn)序列對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)的影響。試驗(yàn)項(xiàng)目包括高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、快速溫變?cè)囼?yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)。同時(shí)，研究了兩種典型試驗(yàn)序列對(duì)其電參數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，溫度循環(huán)對(duì)熱敏電阻標(biāo)稱零功率的影響較小，偏差在5%以內(nèi)；高溫和低溫試驗(yàn)對(duì)其有一定影響，偏差在10%以內(nèi)；鹽霧和快速溫變測(cè)試對(duì)其有較大影響，偏差大于20%。另外，試驗(yàn)序列2的嚴(yán)酷度遠(yuǎn)高于序列1的嚴(yán)酷度，對(duì)樣品產(chǎn)生更大的破壞性。鹽霧試驗(yàn)可能會(huì)影響樣品內(nèi)部污染等級(jí)情況，快速溫變?cè)囼?yàn)具有較大的嚴(yán)酷度，其通常應(yīng)在其他環(huán)境試驗(yàn)完成后進(jìn)行。本文的研究將為標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，測(cè)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(yàn)對(duì)熱敏電阻電性能參數(shù)影響研究[J].環(huán)境技術(shù),2024,42(11):49-54.