失效的中文解：失去原有的效力。在各种工程中，部件失去原有设计所规定的功能称为失效。失效简单地说就是“坏了”，但是“坏了”也有很多种情况。失效的情况包括以下几个方面。

（1）完全丧失原定功能。

（2）部分功能丧失。

（3）关键参数发生变化。

（4）有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性。

下面介绍一下失效模式和失效机理的概念。

（1）失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。

（2）失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。

1）电阻器的主要失效模式

电阻的主要失效模式有：开路、阻值漂移超规范、引线断裂和短路。（1）开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。

（2）阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。

（3）引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。

（4）短路：银的迁移，电晕放电。

2）不同种类电阻器的失效模式占失效总比例表

（1）线绕电阻。

绕线电阻器的失效模式占比如表16.1所示

表 16.1绕线电阻器失效模式占比

注意：以上失效比例为统计值，仅作为参考数据。失效比例与使用场景、使用方法、环境参数都有关。所以，不同公司、不同产品、不同的采购来源都会影响最后的结果。

（2）非线绕电阻。

非绕线电阻器的失效模式占比如表16.2所示

表 16.2非绕线电阻器失效模式占比

3）电阻器的失效机理分析

电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器失效的原因。接下来从导电材料的结构变化、硫化、气体吸附与解吸、氧化、有机保护层的影响和机械损伤6个方面来介绍。

（1）导电材料的结构变化。

①结晶化：薄膜电阻器的导电膜层一般用气相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，常会引起电阻值的下降。结晶化速度随温度升高而加快。

②内应力：电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径越小或膜层越薄，应力影响越显著。一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。

结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。

③电负荷高温老化：任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升高10℃，寿命缩短一半。如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃，则电阻器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。可通过不到四个月的加速寿命试验，即可考核电阻器在10年期间的工作稳定性。

④直流负荷—电解作用：直流负荷作用下，电解作用导致电阻器老化。电解发生在刻槽电阻器槽内，电阻基体所含的碱金属离子在槽间电场中位移，产生离子电流。湿气存在时，电解过程更为剧烈。如果电阻膜是碳膜或金属膜，则主要是电解氧化；如果电阻膜是金属氧化膜，则主要是电解还原。对于高阻薄膜电阻器，电解作用的后果可使阻值增大，沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏现象。在潮热环境下进行直流负荷试验，可全面考核电阻器基体材料与膜层的抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能。

（2）硫化。

厚膜贴片电阻器的内部电极采用了银 (Ag)，如果有硫黄成分气体从保护膜和电镀层之间的缝隙侵入，就会发生硫化反应，慢慢地生成硫化银 (Ag₂S)。由于硫化银不导电，所以随着电阻被硫化，电阻值逐渐增大，直至最终成为开路。电阻硫化之后，在电阻的电极内侧表面出现硫化银结晶。

电阻硫化失效

（3）气体吸附与解吸。

膜式电阻器的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和黏结剂部分，总可能吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值。

合成膜电阻器是在常压下制成，在真空或低气压工作时，将因气压降低而解吸部分气体，从而改变导电颗粒之间的接触，使阻值下降。同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，使阻值增大。如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间，则会提高电阻器成品的阻值稳定性。

温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面。所以，对膜式电阻器的影响较为显著。阻值变化可达1%~2%。

（4）氧化。

氧化是长期起作用的因素（与吸附不同），氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入。除了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大。电阻膜层越薄，氧化影响就越明显。

防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无机材料）。采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封，不能完全防止保护层透湿或透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的些新的老化因素。

（5）有机保护层的影响。

在电阻制造时，有机保护层形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸气。热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升。此过程虽可持续1~2年，但显著影响阻值的时间约为2~8个月，为了保证成品的阻值稳定性，把产品在库房中搁置一段时间再出厂是比较适宜的。

（6）机械损伤。

电阻的可靠很大程度上取决于电阻器的机械性能。电阻体、引线帽和引出线等均应具有足够的机械强度，基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均可导致电阻器失效。

(7)电应力