เจาะลึกแนวทางสำหรับอายุของตัวต้านทาน

การออกแบบที่ต้องใช้ส่วนประกอบระดับพื้นที่ต้องคำนึงถึงความแปรปรวนของค่าส่วนประกอบที่อาจเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวต้านทานซึ่งสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญตลอดอายุการใช้งาน น่าเสียดายที่ในขณะที่แนวทางสาธารณะส่วนใหญ่ในการประมาณค่า ตัวต้านทาน อายุเป็นเรื่องที่ระมัดระวังพอสมควรปัญหาคือนักออกแบบกำลังติดตามข้อมูลทั่วไปและการโฆษณาเกินจริงไม่ใช่ข้อ จำกัด ที่แท้จริงที่ผู้ขายได้รับอนุญาตให้ส่งมอบ

เนื่องจากไม่มีซัพพลายเออร์ของตัวต้านทานระดับพื้นที่มากเกินไปและ MIL-PRF-55342 ได้กำหนดข้อกำหนดสำหรับตัวต้านทานความแปรปรวนที่ บริษัท ต่างๆใช้ในความคลาดเคลื่อนของอายุและแนวทางสำหรับตัวต้านทานนั้นค่อนข้างน่าแปลกใจ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาใน WCCA ที่เราดำเนินการเราได้เห็นทุกอย่างตั้งแต่ 0.1% ถึง 4% สำหรับระยะการทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีอายุมากขึ้น / รวมกันซึ่งมักเรียกกันว่าเป็นเพียงความชรา พิจารณาใหม่โดยใช้ 0.5% หรือแม้แต่ 1% สำหรับเอฟเฟกต์การหมดอายุของตัวต้านทาน MIL-PRF-55342 อาจเป็นเรื่องที่ไม่สามารถรองรับได้

ค่าความคลาดเคลื่อนเริ่มต้นและอุณหภูมิ (จุดเริ่มต้นของชีวิตหรือ BOL) ถูกกำหนดไว้อย่างดีเสมอในแผ่นข้อมูล ความทนทานต่อรังสีเป็นศูนย์สำหรับส่วนประกอบแบบพาสซีฟ สิ่งนี้เหลือเพียงความทนทานต่อความชราเท่านั้นที่กำหนดเป็นความแปรปรวนของการสิ้นสุดอายุการใช้งาน (EOL) นี่คือจุดที่โปรแกรมและนักวิเคราะห์มีแนวโน้มที่จะสร้างสรรค์

รูปที่ 1: ภาพนี้แสดงให้เห็นว่าอายุของตัวต้านทาน 18 ปีมีลักษณะอย่างไรในอากาศ (ภาพ: AEi Systems)

ปัจจุบันลูกค้าของเราใช้ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 0.24% ถึง 1.25% สำหรับภารกิจอวกาศคลาส A โดยมีโปรแกรมสำคัญมากมายที่เลือกใช้อายุ 0.5% สำหรับภารกิจ 10 ปี สิ่งนี้นอกเหนือจากค่าความคลาดเคลื่อนเริ่มต้นและความทนทานต่ออุณหภูมิและครอบคลุมเพียงแค่ค่าความแปรปรวนที่สิ้นอายุการใช้งานเท่านั้น ความคาดหวังที่แตกต่างกันเหล่านี้เป็นเรื่องปกติและสามารถเข้าใจได้เนื่องจากวัสดุที่ใช้สำหรับฟิล์มตัวต้านทานมีความแตกต่างกันอย่างมากและมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ดังนั้นแหล่งข้อมูลเดียวที่เลือกจะมีการบังคับใช้ที่ จำกัด

ลองประเมินว่าตัวเลขเหล่านี้ดูสมเหตุสมผลหรืออย่างน้อยก็สมเหตุสมผลสำหรับการวิเคราะห์วงจรกรณีที่เลวร้ายที่สุด (WCCA)

ฐานข้อมูลความทนทานต่อชิ้นส่วนซึ่งมักเรียกกันว่า PVDB (ฐานข้อมูลความแปรปรวนของชิ้นส่วน) เป็นหัวใจสำคัญของการวิเคราะห์กรณีที่เลวร้ายที่สุด แตะ PVDB หลังจากเริ่มการวิเคราะห์หรือทำผิดพลาดและการวิเคราะห์ทั้งหมดอาจได้รับผลกระทบ แน่นอนว่านี่จะเป็นกรณีของการเปลี่ยนแปลงความทนทานต่อตัวต้านทาน นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้ PVDB ได้รับการพัฒนาส่วนใหญ่ในช่วงเริ่มต้นของ WCCA และเหตุใดการอนุมัติของลูกค้า / โปรแกรมจึงมีความสำคัญ หากไม่มีการลงชื่อออกจากทุกฝ่ายในการตรวจสอบ WCCA การคำนวณก็ไม่ควรเริ่มขึ้น

ฉันพูดถึงระดับความเข้มงวดที่จำเป็นสำหรับ WCCA ในบล็อกของฉัน WCCA: การขาดความเข้มงวดจะทำให้คุณเสียค่าใช้จ่าย แต่ความคลาดเคลื่อนของ EOL ที่มีผลกระทบมากที่สุดคือตัวต้านทาน ในเอกสารล่าสุดของฉันเกี่ยวกับการทดสอบเทียบกับอัตราส่วนงบประมาณการวิเคราะห์ (ข้อมูลอ้างอิง 1 และ 2) ฉันได้กล่าวถึงอัตราส่วนความแปรปรวนของ BOL เทียบกับอัตราส่วนความแปรปรวน EOL ทั้งหมดของส่วนประกอบต่างๆ ตัวต้านทานเป็นตัวต้านทานที่มีผลกระทบมากที่สุดและสามารถมีเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลง EOL ได้มากที่สุดดังแสดงในตารางด้านล่าง

รูปที่ 2: อย่าก้มลงไปที่กระดูกเว้นแต่คุณจะรู้ว่ากระดูกอยู่ที่ไหน (ความอดทนอย่างชาญฉลาด) (ภาพ: AEi Systems)

ตารางนี้แสดงความแปรปรวนแบบสแต็กอัพค่าเผื่อ BOL ถึง EOL สำหรับชิ้นส่วนประเภทต่างๆ

ความแปรผันของค่าความคลาดเคลื่อนที่สูงมากสำหรับแต่ละส่วนที่ใช้ใน WCCA คือการรวมผลรวมเชิงพีชคณิตของค่าเริ่มต้นอุณหภูมิสภาพแวดล้อม / อายุรวมและความคลาดเคลื่อนของรังสี ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพมักจะถูกคาดการณ์จากสมการ Arrhenius โดยอาศัยข้อมูลการทดสอบชีวิตในระยะสั้นหรือระยะยาว (อ้างอิงที่ 3) การคำนวณตัวอย่างจะแสดงใน มะเดื่อ. 3. หากไม่มีข้อมูลการทดสอบแนวทางสาธารณะหรือกรรมสิทธิ์จะถูกใช้เป็นสมมติฐาน (มะเดื่อ. 4).

รูปที่ 3: การคำนวณตัวอย่างอายุของตัวต้านทานนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลการทดสอบการเผาไหม้ / อายุการใช้งานสำหรับภารกิจ 84 ° C 10 ปี สำหรับขีด จำกัด การทดสอบอายุการใช้งาน 70 ° C 10,000 ชั่วโมง 2% (ตามข้อกำหนดทางทหาร [อ้างอิง 10]) อายุจะอยู่ระหว่าง 4.67% ถึง 4.99% โดยใช้ Ea เป็น 0.28 หรือ 0.43eV ESA แนะนำ 0.28eV (อ้างอิง 4) ควรสังเกตว่าพลังงานกระตุ้น Ea ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของการคำนวณไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดด้วยความแน่นอน (ภาพ: AEi Systems)

การเสื่อมสภาพของส่วนประกอบเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีฟิสิกส์อย่างต่อเนื่อง มันคือ โดยทั่วไป สันนิษฐานว่าอายุอาจเกิดขึ้นแม้ว่าส่วนนั้นจะไม่เป็นกลางก็ตาม นั่นหมายความว่าคุณไม่เพียงต้องคำนึงถึงอายุการใช้งานของภารกิจเท่านั้น แต่คุณยังต้องเพิ่มเวลาในการจัดเก็บการรวมและการทดสอบในสภาวะอุณหภูมิที่เหมาะสมเว้นแต่คุณจะเก็บชิ้นส่วนของคุณไว้ในไนโตรเจนหรือสภาพแวดล้อมเฉื่อยอื่น ๆ

น่าแปลกที่ผู้จำหน่ายผลิตภัณฑ์ตัวต้านทาน State of the Art, Inc. (SOTA) ระบุว่าตัวต้านทานอาจเป็น อายุไม่เกิน 10 ปี เมื่อจัดส่ง อย่างไรก็ตาม SOTA ไม่เชื่อว่าตัวต้านทานแบบฟิล์มบางจะไม่ได้ใช้พลังงาน:“ SOTA เก็บอุปกรณ์ในบรรยากาศมาตรฐาน (ไม่มีการล้าง N2) ที่อุณหภูมิแวดล้อมโดยทั่วไป ~ 23 ° C เป็นเวลานานถึง 10 ปีโดยไม่มีการย่อยสลายที่สังเกตได้ "

SOTA ล้างสต๊อกหลังจาก 10 ปีจากการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่ามีการก่อสร้างและวัสดุที่เปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดภายในสต็อก พวกเขาไม่มีหลักฐานการเก็บรักษาในอุณหภูมิห้องซึ่งส่งผลให้พฤติกรรมการทดสอบล็อตเปลี่ยนไป:“ โดยทั่วไปแล้วการคัดกรองระดับ T จะมีให้สำหรับล็อตที่มีอยู่จากสต็อก การคัดกรองระดับ T ช่วยให้กลุ่ม A มีการปรับสภาพกำลังการตรวจสอบกลุ่ม B และแสดงใน ER Life ไม่มีการระบุปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอายุ สำหรับตัวอย่างบางส่วนของล็อตดั้งเดิมและล็อตระดับ T ที่แสดงใน ER Life มีความแตกต่างเพียงเล็กน้อยและไม่มีความแตกต่างในด้านประสิทธิภาพ "

รูปที่ 4: ตารางนี้แสดงแนวทางสาธารณะทั่วไปสำหรับความคลาดเคลื่อนของอายุของตัวต้านทาน (ภาพ: AEi Systems)

รายการความคลาดเคลื่อนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและการทดสอบตามที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดทางทหารเป็นตัวกำหนดความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวม ความคลาดเคลื่อนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละโปรแกรมและปรับให้เหมาะกับข้อกำหนดด้านการผลิตการทดสอบและคุณสมบัติของแต่ละโปรแกรม แม้ว่าพวกเขาจะเกี่ยวข้องกับการผลิตและการทดสอบ แต่ก็มักจะถูกรวมเข้ากับอายุเป็นปัจจัย EOL ความคลาดเคลื่อนของข้อกำหนดทางทหารเหล่านี้ไม่สามารถยกเลิกได้และสามารถทำได้ตามที่ระบุไว้ใน มะเดื่อ. 5สามารถแข่งขันกับความอดทนของริ้วรอย (ตามเวลา) ได้อย่างง่ายดาย

รูปที่ 5: ข้อกำหนดสำหรับตัวต้านทาน MIL-PRF-55342 บ่งบอกถึงความคลาดเคลื่อนในการผลิตและการทดสอบที่หลากหลายซึ่งสามารถเพิ่มได้ ในที่สุดผู้ผลิตสามารถส่งมอบตัวต้านทานที่ตรงตามข้อกำหนดการทดสอบอายุการใช้งานที่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.0% ในช่วง 10,000 ชั่วโมงที่ 70 ° C (อ้างอิง 10)

ข้อมูลอายุที่ผู้ให้บริการจัดหาแสดงให้เห็นอย่างไร

เพื่อลดสมมติฐานที่ใช้ใน WCCA และความไม่แน่นอนในการเรียกร้องของโปรแกรม / ผู้จัดจำหน่ายเราได้ติดต่อ SOTA และ Vishay เมื่อปีที่แล้ว ส่วนนี้ครอบคลุมบทสรุปของการสนทนาและการแลกเปลี่ยนข้อมูล

เราทำงานร่วมกับ SOTA เมื่อประมาณทศวรรษที่แล้วและเขียนบทความลงบนกระดาษ (อ้างอิง 5) เมื่อได้รับการติดต่อในครั้งนี้ SOTA ได้ส่งเอกสารเดียวกันกับที่พวกเขาส่งให้เราในตอนแรกในปี 2009 เราติดตามต่อไปและ SOTA ก็ผ่านมาโดยให้ข้อมูลล็อต 10,000 และ 100,000 ชั่วโมง เรารู้สึกขอบคุณที่พูดน้อยที่สุด

ข้อมูลที่มีอยู่ในเอกสารประสิทธิภาพการทดสอบอายุการใช้งานของ SOTA วาดภาพสีดอกกุหลาบและชี้แจงข้อสันนิษฐานหลายประการที่เกิดขึ้นในอดีต ข้อมูลใน '180502TN1206Life.pdf' (อ้างอิงที่ 6) มีข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งาน 166 ชั่วโมง 10,000 ล็อตสำหรับตัวต้านทานฟิล์มบาง 1206 ตัว (ลักษณะ E, การสิ้นสุด B, 70 ° C) ประกอบด้วยค่าตัวต้านทานต่างๆ (มิลลิโอห์มถึง 1 เมกะวัตต์) ที่วัดได้ภายใต้เงื่อนไข MIL-PRF-55342 (วิธีย่อหน้า 4.8.11) ข้อมูลจำนวนมากจะแสดงใน มะเดื่อ. 6

รูปที่ 6: ข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งาน 70 ° C 10,000 สองชุดที่จัดทำโดย SOTA พร้อมกับการคำนวณการวัดต่างๆจะแสดงทางด้านซ้าย ข้อมูลพอดีกับฟังก์ชันรูทคิวบ์ (โดยประมาณ) ทางด้านขวา แกน Y คือ% การเปลี่ยนแปลงของค่าตัวต้านทานแกน X คือเวลาเป็นชั่วโมงและการกระโดดค่าขนาดใหญ่จะแสดงเป็นสีแดง ทั้งหมด 166 ล็อตได้รับการวิเคราะห์ในทำนองเดียวกัน (ภาพ: AEi Systems)

แต่ละล็อตจะพอดีกับนิพจน์ที่มีค่าคงที่และเลขชี้กำลัง ตัวอย่างเช่น 0.0015x^0.2483 หรือ 0.0008x^0.3675ตามที่แสดงใน มะเดื่อ. 5. จากนั้นสูตรจะขยายเป็น 87660 ชั่วโมงเพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงของอายุทั้งหมด

ค่าเป็นสีแดงใน มะเดื่อ. 5 เป็นอัตราต่อชั่วโมงที่ใหญ่ที่สุดสำหรับล็อต อัตราชั่วโมงต่อทศวรรษคำนวณจากการอ่านครั้งแรกไปจนถึงชั่วโมงที่ด้านบนสุดของคอลัมน์ (อัตรา 250 ชั่วโมงคือ 0 ถึง 250 ชั่วโมงอัตรา 500 ชั่วโมงคือ 0 ถึง 500 ชั่วโมงเป็นต้น)

ตามที่ระบุไว้ในเอกสารข้อมูล SOTA และ Vishay (มะเดื่อ. 7) ตัวต้านทานจะพอดีกับฟังก์ชันรูทลูกบาศก์แม้ว่าเลขชี้กำลังจะแตกต่างกันมากก็ตาม การเปิดเผยนี้เพียงอย่างเดียวอาจส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงแนวทางที่เป็นกรรมสิทธิ์บางอย่างซึ่งใช้โดยผู้ผลิตการบินและอวกาศชั้นนำ

รูปที่ 7: แผ่นข้อมูลตัวต้านทานบ่งบอกถึงอายุรูทของคิวบ์สำหรับตัวต้านทาน (ที่มา: State of the Art, Inc. )

สรุปข้อมูลที่นำเสนอในชุดล็อต 180502 ชั่วโมงของ SOTA '1206TN10,000Life.pdf:

• อายุของตัวต้านทานชิปฟิล์มบาง 1206 เป็นไปตามฟังก์ชันรูทคิวบ์ที่มีเลขชี้กำลังที่แตกต่างกันตั้งแต่ 0.2 ถึง 6 ซึ่งหมายความว่าอายุจะแย่กว่าการประมาณค่ารูทลูกบาศก์แบบง่าย
• กระบวนการวัดผลมีข้อผิดพลาด ไม่ทราบขนาดของข้อผิดพลาด แต่มักจะมาพร้อมกับการวัด "การกระโดด"
• สันนิษฐานว่าหากมีข้อผิดพลาดในการกระโดดมากในช่วงเวลาสั้น ๆ (> 0.5% เป็นเวลา <2000 ชั่วโมง) แสดงว่าจุดข้อมูลที่เป็นผลลัพธ์นั้นน่าสงสัย
• ข้อผิดพลาด <0.01% แยกไม่ออกจากข้อผิดพลาดในการวัด ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในระยะยาวและข้อผิดพลาดของช่วงค่าจึงไม่น่าเชื่อที่จะมีข้อผิดพลาดในการวัดสูงถึง 0.02% การเปลี่ยนแปลง> 0.02% ที่ฟื้นตัวเพื่อให้สอดคล้องกับการวัดผลก่อนการเดินทางเกิดจากข้อผิดพลาดในการวัด
• ระดับความเครียดของพลังงานเป็นอีกตัวแปรหนึ่งที่ไม่รวมอยู่ในข้อมูล อย่างไรก็ตามข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งานอยู่ที่กำลังไฟฟ้าเต็มพิกัดไม่เกินแรงดันไฟฟ้าตาม MIL-PRF-55342
• Vishay ไม่ได้ให้ข้อมูลดิบในปัจจุบันดังนั้นจึงไม่ทราบว่าประสิทธิภาพของพวกเขาตรงตามอายุของคิวบ์รูทตามที่บันทึกการใช้งานระบุไว้หรือไม่
• ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับตัวต้านทานฟิล์มบางที่ประกอบด้วยฟิล์มของโลหะผสมหรือโลหะออกไซด์ในขณะที่ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาประกอบด้วยฟริตโลหะแก้วซึ่งโดยทั่วไปจะมีอายุในอัตราที่มากกว่าฟิล์มบาง (มะเดื่อ. 6).
• แนวโน้มเป็นอย่างมากและเป็นบวกเสมอ ซึ่งหมายความว่าความอดทนไม่ควรเป็นแบบสุ่ม แต่มีความลำเอียง สิ่งนี้จะส่งผลต่อการคำนวณ WCCA ของคุณหากค่าความคลาดเคลื่อน EOL เป็น RSS เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอายุการต้านทานจะเป็นไปในทิศทางเดียวเท่านั้น

Brian Hill ผู้จัดการฟิล์มบางของ SOTA กล่าวว่า“ จากชุดข้อมูลระยะยาวที่ จำกัด (100k + ชั่วโมง) ฉันเชื่อว่าแนวโน้มทั่วไปเป็นไปในเชิงบวกอย่างช้าๆเมื่อเวลาผ่านไป ฉันสงสัยว่าข้อผิดพลาดในการวัดทำให้การโยกเยกที่สังเกตได้เกี่ยวกับพฤติกรรมเชิงบวกโดยเฉลี่ย (เกือบเป็นเส้นตรง) นี้ ข้อมูลอาจแนะนำอัตราที่สูงขึ้นเริ่มต้นในการทดสอบ 250-500 ชั่วโมงแรกก่อนที่จะบรรลุพฤติกรรมที่คงที่มากขึ้น แต่ในฟิล์มบางจะตรวจสอบได้ยากกว่าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงนั้นใกล้เคียงกับขอบเขตข้อผิดพลาดในการวัดมาก”

ข้อมูลเลียนแบบข้อมูล ESA จาก ECSS-Q-60-11A อย่างใกล้ชิด (อ้างอิง 7) กราฟยังมีประโยชน์เพิ่มเติมในการแสดงรูปแบบที่มีความเครียด ESA โค้งเข้า มะเดื่อ. 7 อย่าปฏิบัติตามข้อมูล SOTA อย่างถูกต้องและในระดับพลังงานที่สูงขึ้นการคำนวณ ESA อาจบ่งบอกถึงสาเหตุที่น่ากังวลเกี่ยวกับสมมติฐานการชราภาพทั่วทั้งโปรแกรมเดียว

รูปที่ 8: ESA เป็นแหล่งข้อมูลเดียวเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอายุที่มีระดับความเครียด ESA โดยเฉพาะและ SOTA ในเชิงคุณภาพบ่งบอกถึงอิทธิพลที่แข็งแกร่งของความเครียดด้านพลังงานต่ออายุของตัวต้านทาน (ความลาดชันของการเปลี่ยนแปลงเวลา) ไม่มีข้อมูลพื้นฐานที่สร้างกราฟนี้ ที่มา: ECSS-Q-60-11A: อายุของตัวต้านทาน 55342 (ภาพ: AEi Systems)

บรรทัดล่าง

ชุดข้อมูล SOTA ได้รับการประเมิน ข้อมูล 10k ชั่วโมงถูกคาดการณ์เป็น 87,660 ชั่วโมงโดยใช้สมการที่เหมาะสมโดยใช้ข้อมูล 10k ชั่วโมง ผลการเบี่ยงเบน 87.66k ชั่วโมงที่ได้จะสรุปเป็น มะเดื่อ 9 และ 10.

สำหรับชุดข้อมูลที่ตรวจสอบแล้วและไม่คำนึงถึงจำนวนมากที่มีอายุมากกว่า ~ 2% พบว่า 81% ของล็อตมีอายุน้อยกว่า 0.065% เป็นเวลา 10 ปีที่อุณหภูมิ 70 ° C และ 19% ของล็อตอยู่ระหว่าง 0.065% ถึง 0.395% ที่ 84 ° C สมมติว่า Ea 0.28 82% ของล็อตมีอายุน้อยกว่า 0.065% เป็นเวลา 10 ปีและ 18% ของล็อตอยู่ระหว่าง 0.065% ถึง 0.425% การลอยตัวที่แท้จริงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของล็อตตัวต้านทานระบบดังนั้นผู้ขายรายอื่นที่มีสูตรสำหรับองค์ประกอบตัวต้านทานที่แตกต่างกันอาจไม่ปฏิบัติตามแนวโน้มเหล่านี้

รูปที่ 9: 166 ข้อมูลการทดสอบ 10,000 ชั่วโมงจำนวนมากถูกคาดการณ์เป็น 87,660 ชั่วโมงที่ 70 ° C (ภาพ: AEi Systems)

รูปที่ 10: 166 ข้อมูลการทดสอบ 10k ชั่วโมงจำนวนมากถูกคาดการณ์เป็น 87.66k ชั่วโมงที่ 84 ° C โดยใช้ Ea 0.28eV (ภาพ: AEi Systems)

คุณจะต้องคำนึงถึงอุณหภูมิในกรณีที่เลวร้ายที่สุดของโปรแกรมของคุณด้วย แม้จะมีอุณหภูมิคุณสมบัติในช่วง 60 ° C-65 ° C แต่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการกระจายกำลังสามารถเพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยของตัวต้านทาน 10-20 องศาเหนือสภาพแวดล้อมโดยรอบและอาจสร้างจุดร้อนของตัวต้านทานที่มีอุณหภูมิเฉพาะที่สูงขึ้น จุดร้อนเหล่านี้อาจกระตุ้นให้เกิดการต่อต้านริ้วรอย

สำหรับอุณหภูมิ> 70 ° C ความคลาดเคลื่อนของอายุจะแย่ลง การแปรผันของอุณหภูมิเกี่ยวข้องกับพลังงานกระตุ้น Ea Ea ไม่เป็นที่รู้จักสำหรับตัวต้านทานฟิล์มโลหะหนาและบางจากผู้ผลิตหลายราย ESA แนะนำ Ea 0.28eV ข้อกำหนดทางทหารระบุว่า Ea อาจต่ำกว่าได้แม้ว่าค่าทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.28eV ถึง 0.43eV ดังนั้นการแปลข้อมูลนี้จึงต้องใช้สมมติฐาน Ea เพื่อวัตถุประสงค์ในการเปรียบเทียบ 84 ° C ถูกใช้โดยพลการ มะเดื่อ. 9.

บรรทัดล่างคือนี่ เว้นแต่คุณจะซื้อตัวต้านทานจำนวนมากหรือคุณได้เขียนเอกสารการควบคุมแหล่งที่มา (SCD) เพื่อผูกมัดประสิทธิภาพการทดสอบอายุการใช้งานข้อมูลล็อตจะไม่เกี่ยวข้อง ใช่แสดงว่าดีกว่าประสิทธิภาพตามข้อกำหนด สิ่งนี้ถูกอ้างสิทธิ์มาหลายปีโดยผู้ผลิตหลายราย แต่ไม่ว่าตามข้อกำหนดทางทหารผู้ขายยังคงสามารถจัดหาตัวต้านทานที่ตอบสนองคุณได้เพียง 2% ที่ 10k ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 70 ° C

ดังนั้นจึงเป็นไปได้โดยสมมติว่าเลขชี้กำลังรูทคิวบ์กรณีเล็กน้อย (0.333) และค่า Ea (0.28) ที่ความแปรปรวน 2% 10k ชั่วโมงอาจสูงถึง 4.67% (อ้างอิง 8)! ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพจะแย่ลงมากเมื่อมีการใช้ความแปรปรวนของคิวบ์รูทสูงสุด (เลขชี้กำลัง) จากข้อมูลการทดสอบล็อต (สูงถึง 0.6) นอกจากนี้ยังไม่มีการปรับความเค้นของตัวต้านทาน และไม่ว่าคุณจะใช้ข้อมูลจำเพาะหรือเชื่อว่าคุณสามารถพึ่งพาข้อมูลล็อตได้ คุณยังต้องต่อสู้กับความคลาดเคลื่อนในการผลิต / การทดสอบอื่น ๆ ซึ่งไม่ใช่ 0%

ดังนั้นจึงไม่สมเหตุสมผลที่จะใช้ 1% นับประสา 0.5% สำหรับอายุของตัวต้านทาน MIL-PRF-55342 สำหรับภารกิจ 70 ° C 10 ปี

ในการสร้าง SCD ที่จะจำกัดความทนทานต่อการเสื่อมสภาพของ EOL เป็น 0.5% ที่ 10 ปี 84 ° C คุณสามารถขอขีด จำกัด การทดสอบ 10k ชั่วโมงที่ 0.215% (เลขชี้กำลัง = 0.3333, Ea = 0.28eV) (อ้างอิง 8) SOTA ตั้งข้อสังเกตว่าการจัดหาตัวต้านทานให้กับข้อกำหนดการทดสอบอายุการใช้งาน 10,000 ชั่วโมงนั้นมีราคาแพงและมีระยะเวลารอคอยนาน (ระยะเวลาในการผลิต + 14 เดือน) คนส่วนใหญ่ทำการประเมินนี้โดยอาศัยข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งาน 1000 หรือ 2000 ชั่วโมง (ระยะเวลาในการผลิต + 1.5 ถึง 3 เดือน)

ขอขอบคุณ Brian Hill ที่ SOTA และ Michael J Cozzolino ที่ Aerospace Corporation สำหรับความคิดเห็นและคำแนะนำเป็นพิเศษ

อ้างอิง 

1. การปรับอัตราส่วนการทดสอบ / การวิเคราะห์ทางอิเล็กทรอนิกส์ให้เหมาะสม Charles Hymowitz 7 กุมภาพันธ์ 2020
2. การทดสอบเทียบกับการวิเคราะห์; อัตราส่วนที่เหมาะสมในการบรรลุความน่าเชื่อถือสูงคือเท่าใด Charles Hymowitz, PSMA Webinar, พฤหัสบดี 18 กุมภาพันธ์ 2021
3. สมการ Arrhenius, ScienceDirect
4. ECSS-Q-TM-30-12A, การเลื่อนพารามิเตอร์การสิ้นสุดอายุการใช้งาน - ส่วนประกอบ EEE, ตุลาคม 2010 ในหน้าที่ 46
5. ทำไมตัวต้านทาน 1% ของคุณถึงไม่ใช่? การศึกษาความทนทานต่อตัวต้านทาน, Steve Sandler, Charles Hymowitz, Space Power 2009, การประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับพลังงานอวกาศอวกาศ
6. ประสิทธิภาพการทดสอบชีวิต, ผลิตภัณฑ์ต้านทาน, State of the Art, Inc. , 180502TN1206Life.pdf
   ไฟล์ข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งานฟิล์มบาง SOTA หลักที่ใช้ในการรวบรวม 180502TN1206Life_Macro พร้อมส่วนเพิ่มเติม PH 10khr.xlsm - 180502TN1206Life_Macro พร้อมส่วนเพิ่มเติม PH 10khr.xlsm - การประมาณค่า 10Yr Tol 70C เต็มกำลังตามข้อมูลการทดสอบ SOTA 10khour - ไฟล์ข้อมูลการทดสอบอายุการใช้งานอื่น ๆ รวมถึงไฟล์บางส่วน กับ 100k ชั่วโมง!
7. ECSS-Q-60-11A 7 กันยายน 2004 การเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ Derating และ end-of-life - ส่วนประกอบ EEE
8. ฟิล์มบาง Aging Tolerance w Variable Root 10000 hours.xmcd 'Mathcad file, contact me if you want a copy.
9. SMC-S-010_12APR2013 ข้อกำหนดทางเทคนิคมาตรฐานศูนย์อวกาศและขีปนาวุธสำหรับ อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วน วัสดุ และกระบวนการที่ใช้ในยานอวกาศ มาตรฐาน SMC 12 เมษายน 2013
10. MIL-PRF-55342 Rev H, ตัวต้านทานข้อมูลจำเพาะด้านประสิทธิภาพ, ชิป, คงที่, ฟิล์ม, ความน่าเชื่อถือที่ไม่ได้สร้างขึ้น, ความน่าเชื่อถือที่สร้างขึ้น, ระดับพื้นที่

บทความนี้ตีพิมพ์ครั้งแรกที่สิ่งพิมพ์ในเครือ EDN

เกี่ยวกับ AEi Systems