温度对元件失效的影响

1.温度对半导体器件失效的影响

其中，ICQ 为温度 T 时的反向漏电流，ICQR 为温度 TR 时的反向漏电流，T−TR 为温度变化的绝对值。

从该公式可以看出，温度每升高 10℃，反向漏电流 ICQ 将增加一倍。这一变化会导致晶体管放大器的工作点发生漂移，晶体管的电流放大系数发生变化，特性曲线也随之改变，动态范围变小。温度与晶体管的最大允许功耗之间也有密切关系，其关系可表示为：

其中，PCM 为最大允许功耗，TjM 为最高允许结温，T 为使用环境温度，RT 为热阻。从该公式可以看出，温度升高会使晶体管的最大允许功耗下降。

此外，由于 P-N 结的正向压降受温度影响较大，以 P-N 结为基本单元构成的双极型半导体逻辑元件（如 TTL、HTL 等集成电路的）电压传输特性和抗干扰度也与温度密切相关。

当温度升高时，P-N 结的正向压降减小，其开门和关门电平都会减小，这使得元件的低电平抗干扰电压容限随温度升高而变小，高电平抗干扰电压容限随温度升高而增大，从而导致输出电平偏移、波形失真、稳态失调，甚至可能出现热击穿现象。

2.温度对电阻失效的影响

温度变化对电阻的影响主要体现在以下几个方面。首先，温度升高时，电阻的热噪声会增加，导致阻值偏离标称值。其次，电阻的允许耗散功率也会下降。例如，RXT 系列的碳膜电阻在温度升高到 100℃时，其允许的耗散功率仅为标称值的 20%。然而，电阻的这一特性也可以被利用。

例如，经过特殊设计的 PTC（正温度系数热敏电阻）和 NTC（负温度系数热敏电阻），它们的阻值受温度影响较大。对于 PTC，当其温度升高到某一阈值时，电阻值会急剧增大。

3.温度对电容失效的影响

温度变化会对电容产生多方面的影响。首先，温度升高会导致电容的介质损耗发生变化，从而影响其使用寿命。一般来说，温度每升高 10℃，电容器的寿命会降低 50%。

其次，温度变化还会引起阻容时间常数的变化。此外，如果温度过高导致介质损耗过大，还可能出现热击穿的情况。同时，温度升高也会使电感线圈、变压器、扼流圈等的绝缘性能下降。

湿度对元件失效的影响

湿度过高会对元件产生不良影响。当含有酸碱性的灰尘落到电路板上时，会腐蚀元器件的焊点与接线处，导致焊点脱落、接头断裂。此外，湿度过高也是引起漏电耦合的主要原因之一。而湿度过低则容易产生静电，对元件造成损害。

过高电压对元件失效的影响

施加在元器件上的电压稳定性是保证元器件正常工作的重要条件。过高的电压会对元器件造成严重损害。

主动元件和被动元件失效的表现形式虽略有差别，但都有电压允许上限。例如，晶体管元件都有耐压值，超过耐压值会对元件造成损伤。对于二极管、电容等元件，电压超过其耐压值会导致它们击穿。如果能量很大，还会导致热击穿，使元件报废。

振动与冲击对元件失效的影响

机械振动与冲击会对元件产生不良影响。首先，机械振动会使一些内部有缺陷的元件加速失效，从而引发灾难性故障。其次，机械振动还会导致焊点、压线点松动，造成接触不良。

此外，若振动导致导线不应有的碰连，会产生一些意想不到的后果。电气过应力（Electrical Over Stress，EOS）是一种常见的损害电子器件的方式，也是元器件常见的损坏原因之一。其表现方式是过压或者过流产生大量的热能，使元器件内部温度过高从而损坏元器件（即大家常说的烧坏）。这种损害是由电气系统中的脉冲导致的一种常见现象。