Влияние климатический факторов на работу электронных устройств
Влияние климатический факторов на работу электронных устройств - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По дисциплине ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Существует Определенная Связь Между Конкретным Видом Воздействия И Ускоряемым...
Существует определенная связь между конкретным видом воздействия и ускоряемым с его помощью физико-химическим процессом в конструкции (табл.3.1).
Таблица 3.1
Воздействие
Ускоряемый физико-химический деградационный процесс в конструкции
Повышенная температура
1. Изменение электрических характеристик
2. Механическая деформация деталей.
3. Высыхание и пересыхание защитных покрытий с деформацией или растрескиванием.
4. Миграция примесей в полупроводниках.
1. Химические реакции в растворах в составе пленки адсорбированной влаги.
2. Электролиз
3. Коррозия.
Термоудар
1. Механические напряжения в местах пайки и других неподвижных соединений.
2. Растрескивание металлических и неметаллических покрытий.
Пониженное давление
1. Снижение пробивного напряжения.
2. Ухудшение теплоотдачи.
3. Испарение смазок, лаков, а иногда при повышенной температуре и составляющих твердых полимеров.
Механическая деформация деталей.
Величина температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) металлов находится в пределах 0,9×10-6 1/град (инвар) до 39×10-6 1/град (цинк).
Величина ТКЛР изоляционных материалов от 0,5×10-6 1/град (кварц) до 180×10-6 1/град (полиэтилен).
Очевидно, что изменение температуры дает тем большее приращение размеров тела, чем больше его линейные размеры и ТКЛР. Стрела прогиба стержня, закрепленного с двух концов, равна примерно величине его удлинения с двух сторон и может составлять относительно большую величину.
Разность в линейных расширениях материалов (или деталей) часто является причиной нарушения герметичности конструкций. Деформации, вызываемые большими перепадами температур, нередко приводят к разрушению паяных швов и, как следствие, к нарушению герметизации (например, при соединении керамических изоляторов с корпусом герметичных конструкций).
Тонкие монтажные провода с большим предварительным натягом при понижении температуры обрываются в большинстве случаев в местах соединения провода обмотки (толщиной меньше 0,15 мм) с жесткими (неподвижными) выводами.
Высыхание и пересыхание защитных покрытий с деформацией и растрескиванием происходит за счет медленно протекающих химических процессов, называемых тепловым старением. Тепловое старение ускоряется при освещении материала ультрафиолетовыми лучами, при воздействии электрического поля, механических нагрузок и т.п.
Влияние влажности на элементы электронных устройств.
Вода в виде дождя или конденсата на поверхности элементов конструкции образует водяные пленки, а при ударе ее капель производит механические действия.
Кроме того, вода, находящаяся в атмосфере, всегда загрязнена активными веществами, вследствие чего она легко вступает в химическую реакцию с различными веществами. В состав воды входят углекислые и сернистые соли кальция, магния, железа, хлористый натрий, органические и неорганические частицы, а также растворенные газы воздуха: азот, кислород и углекислый газ.
В промышленных районах в дождевой воде имеются примеси серной и сернистой кислот. В странах с тропическим климатом содержание азотной кислоты в дождевой воде значительно больше, чем в средних широтах.
Электролиз – совокупность процессов электрохимического окисления-восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. При высокой влажности на элементах конструкции ЭУ, находящихся под электрическим потенциалом, возможно взаимодействие раствора (анионов и катионов) с электродами, т.е. элементами конструкции. При этом происходит выделение на электродах вещества или пузырьков газа из раствора. В результате повышается способность к коррозии, резко увеличивается переходное сопротивление в местах электрического контакта, возможно разрушение или значительное ухудшение свойств деталей, выполняющих функцию изоляции.
Коррозия - самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела, при его взаимодействии с внешней средой. Различают атмосферную и контактную коррозию.
Скорость атмосферной коррозии зависит:
- от величины относительной влажности;
- от наличия активных газов и частиц в атмосфере и на поверхности металла;
- от температуры;
Контактная коррозия металлов при некоторых условиях может оказывать значительно больший отрицательный эффект, чем атмосферная. Особенно сильной контактной коррозии подвержены соединения металлов с существенно различными контактными потенциалами. Например, алюминий имеет потенциал – 1,3 В и медь с потенциалом +0,34 В). В процессе контактной коррозии разрушается материал с более отрицательным потенциалом. Сварные соединения, если они недостаточно защищены от влаги, сильно корродируют и разрушаются в местах точек сварки. Большому разрушению подвергаются соединения деталей из литых алюминиевых сплавов со стальными и медными деталями.
Проникновение коррозии в глубь металла различно
Таблица 3.2
Металл
Свинец
Алюминий
Медь
Олово
Никель
Цинк
Железо
Толщина, мк/год
Из табл. 3.2 видно, что наиболее подвержено коррозии железо. Такие материалы как алюминий и титан образуют на поверхности пленки, которые замедляют процесс коррозии. Коррозионная стойкость технических металлов и сплавов в сравнении с чистыми металлами несколько ниже.
В результате воздействия коррозии ухудшается выполнение возложенных на детали конструкций функций:
- ослабевают крепежные соединения;
- трудно разъединяются винтовые детали;
- увеличивается на 20-30% сопротивление обмоток индуктивностей, объемных контуров и волноводов, имеющих незащищенные поверхности проводов;
- ухудшается внешний вид деталей.
В некоторых случаях применяется также и термин биологическая коррозия, под которым понимается разрушения под действием биофактора (грызунов, термитов, муравьев, грибков плесени). Такой вид разрушений в наибольшей степени проявляется в тропических условиях, хотя может иметь место и в южных районах зоны умеренного климата.
Влияние давления на условия работы электронных устройств.
Влияние давления p на электрическую прочность Uпр воздушного промежутка d иллюстрируется кривой Пашена. Согласно этой кривой при уменьшении давления относительно нормальных условий (т. а) величина пробивного напряжения уменьшается вплоть до т. b, соответствующей глубокому разряжению. Так, например, на высоте 8 км пробивное напряжение между пластинами воздушного конденсатора уменьшается примерно вдвое.
Влияние давления на пробивное напряжение объясняется следующим образом. С уменьшением давления относительно нормального (т. а) длина свободного пробега заряженных частиц в воздушном промежутке увеличивается, а значит и скорость в момент столкновения увеличивается, что приводит к увеличению вероятности ионизации и уменьшению пробивного напряжения. При уменьшении давления левее т. b,вероятность столкновения частиц уменьшается, что приводит к уменьшению вероятности ионизации и увеличению пробивного напряжения.
Снижение давления заметно сказывается на ухудшении конвективного теплообмена, способствует испарению некоторых составляющих смазок, лаков, а иногда при повышенной температуре и составляющих твердых полимеров.
Эксплуатационные требования
Качество выполнения электронным устройством основных функций, для которых оно предназначено, определяется основными техническими параметрами, указанными в соответствующих документах (
Конструкторско-технологические требования
Защита от воздействия внешних факторов (влага, температура, вибрация и удары, микроорганизмы и др.) необходима не только для обеспечения нормальной работы ЭУ при эксплуатации, но и пр
Экономические требования
Экономичность конструкции в значительной степени закладывается на этапе разработки и определяется затратами на разработку, производство и эксплуатацию.
По уровню затрат времени и средств Э
Работа трансформатора в режиме холостого хода
При работе трансформатора в режиме холостого хода вторичная обмотка его разомкнута, а первичная потребляет из питающей сети относительно небольшой ток холостого хода. В этом случае приложенное к эт
Работа трансформатора под нагрузкой
При включении нагрузки во вторичную обмотку трансформатора в ней появится ток I2 , который создает намагничивающую силу этой обмотки
Согласующие трансформаторы
Трансформаторы применяются в различных усилительных и измерительных устройствах для согласования электрических сигналов. По месту расположения в схеме трансформаторы согласования делятся на вход
Надежность.
Около четвертой части всех отказов ЭА происходит из-за отказов резисторов. Это объясняется тем, что резисторы составляют около половины общего числа элементов схем ЭА.
Статистика отказов с
Система условных обозначений и маркировка резисторов
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
Резисторы постоянного сопротивления
А) Углеродистые резисторы(тип С1) –резисторы поверхностного типа, проводящим элементом которых является пиролитический углерод.
Пленку пиролитического угл
Резисторы переменного сопротивления
Подгонка или периодическая регулировка некоторых параметров электрической цепи осуществляется с помощью резисторов переменного сопротивления. Например, резистор переменного сопротивления должен с з
Основные параметры конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости характеризуются такими параметрами, как номинальной емкостью, электрической прочностью, реактивной мощностью, качеством изоляции, потерями, коэффициентом абсорбции,
Надежность
Современные конденсаторы характеризуютcя следующими средними значениями интенсивности отказов для конденсаторов постоянной емкости от 1,0×10-6 1/ч до 4×10-6 1/ч и
Постоянной емкости
Конденсаторы разделяются на различные группы.
По назначению - общего назначения, специального назначения.
По характеру изменения емкости
Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком
А) Слюдяные конденсаторы.
Слюдяные конденсаторы представляют собой конструкции, состоящие из металлических обкладок и слюдяных пластин, выполняющих ро
Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком
А) Бумажные конденсаторы (например, типа КБГ)
Бумажные конденсаторы состоят из двух длинных полос алюминиевой или свинцово-оловянной фольги, разделенн
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы отличаются высокой удельной емкостью, обусловленной использованием в качестве диэлектрика тонкой оксидной пленки, образованной из вентильного металла электродов (алюм
Резонаторы
Необходимость применения вместо широко используемых колебательных контуров с электрическими индуктивностями и конденсаторами пьезоэлектрических и механических резонаторов вызвана тем, что с их помо
Пьезотрансформаторы
В конструкциях преобразования энергии, устройства питания источников света широко используются классические электромагнитные трансформаторы. Создание миниатюрного электромагнитного трансформатора с
Фильтры
Частотным фильтром называется устройство (четырехполюсник), обладающее различной величиной затухания для разных
Сравнение аналоговых фильтров с цифровыми.
С распространением цифровой техники аналоговые фильтры активно вытеснялись цифровыми фильтрами, однако существуют приложения, в которых использование цифровых фильтров нецелесообразно.
Паразитные связи на печатных платах
Паразитные связи на печатных платах возникают вследствие наличия паразитной емкости С и паразитной взаимоиндуктивности М между печатными прово
Механическая обработка печатных плат
Механическая обработка печатных плат включает:
-раскрой листового материала на полосы
-получение заготовок ПП;
-выполнение фиксирующих технологических, переходных и монта
Установка навесных изделий на печатной плате
Размещение навесных элементов на печатной плате согласовывается с конструктивными требованиями на печатный узел, блок и прибор в целом. При расположении элементов необходимо предусматривать необход
Способы охлаждения электронных устройств
В процессе переноса тепловой энергии в аппаратуре участвуют все три механизма теплопередачи
В зависимости от конкретных режимов работы и условий эксплуатации относительный вклад каждого из
Предварительный выбор системы охлаждения
Предварительный выбор системы охлаждения производится на ранней стадии конструирования. Для этого используются графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлажде
Охлаждающие устройства современных компьютеров
Производители компьютеров ограничивают рабочую температуру процессоров: компания Intel - +66…780С, AMD - +85…900C. Считается, что при температуре в помещении +230C
Защита с помощью изоляционных материалов
Защита с помощью изоляционных материалов применяется для изделий или его частей наиболее уязвимых для влаги.
В настоящее время известны следующие способы защиты: пропитка, заливка, обволак
Защита электронных устройств от механических воздействий
Механические воздействия на электронные устройства в общем случае имеют случайный характер. Для упрощения расчетов при оценке влияния реальных воздействий используют упрощенные модели, называемые
Понятие, основные термины и определения
Надежностью называют свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных режимах и условиях в течение требуемого интерв
Показатели надежности
6.2.1 Показатели безотказности.
Вероятность безотказной работы.
Под вероятностью безотказной работы (ВБР) элеме
Оценка надежности по внезапным эксплуатационным отказам
Внезапные эксплуатационные отказы (ВЭО) представляют собой внезапные отказы полноценной по надежности электронной системы, возникающие в период нормальной эксплуатации, когда приработка устройства
Оценка надежности по износовым отказам
Износовые отказы и отказы старения (ИСО) представляют частный случай постепенных отказов, вызванных процессами электрического и механического износа и старения и появляются в третий период эксплуат
Оценка надежности по приработочным отказам
Приработочные отказы (ПРО) представляют внезапные отказы, возникающие в период приработки, предшествующий периоду нормальной эксплуатации.
ПРО возникают вследствие
- ошибок, допущ
Способы обнаружения неисправностей
В связи с тем, что основное время ремонта составляет поиск неисправностей, рассмотрим способы их обнаружения. Следует отметить, что в общем случае выбор способа обнаружения неисправности определяет
Способы обеспечения ремонтопригодности
Ремонтопригодность в общем случае определяется применением стандартных и унифицированных сменных составных частей, ограничением их номенклатуры, легкосъемностью, взаимозаменяемостью, отсутствием сл
Методы анализа производственных погрешностей
Для анализа производственных погрешностей используется два основных метода: статистический и расчетно-аналитический.
Статистический
Статистический метод анализа производственных погрешностей.
Статистический метод можно разделить на ряд действий:
1) собственно наблюдения изучаемого узла (измерение параметров, определение свойств и т.п.);
2) группировка полученного при н
Экспериментальный метод.
При использовании этого метода данные получаются по результатам эксперимента. Сущность метода вытекает из рассмотрения уравнения погрешности выходного параметра
Расчетный метод.
Метод частных производных. Этот метод предполагает наличие аналитического выражения, связывающего выходной параметр с производственными погрешностями. Разложив уравнение (4) в ряд
Точность и устойчивость технологических процессов
Оценка точности ТП основывается на определении погрешности соответствующих параметров, а точнее характера его распределения, которое наиболее полно может быть представлено в виде кривой распределен
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Влияние давления p на электрическую прочность Uпр воздушного промежутка d иллюстрируется кривой Пашена. Согласно этой кривой при уменьшении давления относительно нормальных условий (т. а) величина пробивного напряжения уменьшается вплоть до т. b, соответствующей глубокому разряжению. Так, например, на высоте 8 км пробивное напряжение между пластинами воздушного конденсатора уменьшается примерно вдвое.
Новости и инфо для студентов