Come falliscono i componenti?

Come falliscono i componenti?

Le regole generali con una risposta per tipo di componente sarebbero utili.

Possiamo lavorare come comunità per creare un'unica domanda che contenga informazioni preziose su come i componenti non funzionano.

Interruttori e pulsanti: mancato contatto.

Ciò che hai elencato assomiglia alla parte di gravità di una FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), almeno a livello di componente. Anche se non è impossibile, è un lavoro infernale tenere conto di ogni possibile guasto dei componenti se il tuo progetto ha, per esempio, oltre un centinaio di componenti. Un componente difettoso può causare una valanga di altri componenti difettosi. La maggior parte dei fallimenti non è sottile.
Scoprirai che l'aggiunta di componenti per far fronte ad altri componenti non funzionanti aggiunge solo complessità; dovrai fare un FMEA anche per questi componenti!

Un approccio alternativo, per quanto riguarda FMEA, potrebbe essere quello di iniziare dalle occorrenze. Cos'è l'MTTF (Mean Time To Failure)? La maggior parte dei componenti sono abbastanza robusti; sono possibili decine di migliaia di POH (ore di accensione). (Un notevole componente più debole è Al elco, ma anche ci sono soluzioni). Comunque, un IC di solito non va in corto proprio così. Pertanto, mentre i guasti ai componenti possono essere causati dall'invecchiamento, la maggior parte dei guasti sono causati da fattori esterni , come sovratensione sulla griglia o errori dell'utente come errori di connessione. Cerca di ridurre questi rischi. I picchi di potenza possono essere gestiti da diodi di protezione da sovratensione. La connessione errata può essere evitata utilizzando connettori diversi in modo che non possano essere commutati. Collegare i codici colore e utilizzare i colori corrispondenti sui connettori.

In conclusione: potrebbe essere più importante sapere perché i componenti non funzionano come funzionano.

PCB: crepe nei viali

La storia:
mio fratello aveva uno dei primi lettori CD di Philips. Una volta ha smesso di funzionare, ma quando l'ho esaminato ha funzionato di nuovo. Questo è successo alcune volte. Cercando di scoprire le circostanze in cui è successo, mio ​​fratello ha detto che l'ultima volta c'è stato un temporale. Un fulmine può fare cose cattive per l'elettronica, anche se in quei casi il dispositivo non riprende a funzionare da solo.
Un giorno stavo discutendo del problema con un collega quando la conversazione è stata ascoltata da un product manager (all'epoca lavoravo per Philips Audio). PM ha detto che solo dopo molte ricerche hanno trovato la causa di questo problema: il PCB è stato realizzato con materiale economico (non ricordo quale, potrebbe essere stato FR-2) che tendeva ad espandersi quando c'era molta umidità in l'aria, come durante un temporale. Di conseguenza i pochi via sul tabellone si spaccerebbero. Quando l'aria è diventata più asciutta, lo spessore del PCB è tornato alla normalità, ripristinando i viali. Questo è stato uno dei motivi per cui non sono riuscito a trovare nulla. Un altro era che toccare il PCB con la sonda di un multimetro causava una pressione sufficiente per chiudere le crepe (queste sono microcricche!).
Il rimedio: saldare un filo in ciascuna via. Soluzione di progettazione:

Come ho già detto nella mia altra risposta, è importante sapere perché il via si spezza; non va bene solo sapere come fanno.

MOSFET: cortocircuito di solito (con il botto), che alla fine porta a guasti aperti a causa della fusione del dispositivo

Resistori: circuito quasi sempre aperto

Condensatori (elettrolitici): riduzione della capacità, perdita di elettrolita, che alla fine porta a circuito aperto

Condensatori (ceramici): riduzione della capacità - eventualmente non aperta, anche se una forte sovratensione può portare alla mancata chiusura (citazione necessaria).

LED: dimmer graduale quindi apertura non riuscita

Zeners: cortocircuito nel 90% dei casi, ma non può aprirsi a causa del surriscaldamento estremo (il dispositivo può essere diviso in due pezzi).
A volte Zener diventa poco resistivo nella regione inversa. Quando ciò accade, parte del flusso di corrente prima della tensione di zener.

electr.CAP - è possibile corto a causa della deformazione => esplode.

Circuiti integrati: i cavi interni non si aprono, i cortocircuiti dei diodi di sicurezza interni, i latchup del gate (potrebbero non essere fatali), le prestazioni degradate a causa della degradazione dei semiconduttori (quando si lavora a> 100 ° C), errori lievi dovuti alle radiazioni. I circuiti integrati di potenza potrebbero esplodere (sono stato colpito da uno) in caso di guasto sotto carico.

resistenze

Modalità di fallimento

I guasti del resistore sono considerati aperture elettriche, cortocircuiti o una variazione radicale rispetto alle specifiche del resistore. Le modalità di guasto riscontrate variano in base al tipo di costruzione. Un resistore a composizione fissa normalmente non funziona in una configurazione aperta se surriscaldato o eccessivamente sollecitato a causa di urti o vibrazioni.

L'eccessiva umidità può causare un aumento della resistenza. Un resistore a composizione variabile può usurarsi dopo un uso prolungato e particelle usurate possono causare cortocircuiti ad alta resistenza. I resistori a filo possono presentare avvolgimenti aperti a causa di surriscaldamento o sollecitazione o avvolgimenti in cortocircuito dovuti all'accumulo di sporcizia, polvere, rottura del rivestimento isolante o elevata umidità. I resistori a pellicola falliscono per gli stessi motivi del filo avvolto e della composizione, ma hanno anche fallito a causa di cambiamenti nelle caratteristiche del materiale resistivo con conseguente riduzione e aumento del valore della resistenza.

Componenti elettronici - Resistori. (1978). Guide tecniche di ispezione FDA. Estratto da http://www.fda.gov/iceci/inspections/inspectionguides/inspectiontechnicalguides/ucm072904.htm

L'affidabilità del sistema elettronico è un brutto problema, ma puoi avere un'idea di come è fatto nel settore aerospaziale leggendo MIL-HDBK-217. Mil standard possono essere trovati sul sito Web DIST ASSIST . La voce di Wikipedia: Ingegneria dell'affidabilità ha una buona panoramica.

La ceramica può anche fallire il corto circuito, il che può essere eccitante se stanno disaccoppiando un alimentatore ad alta corrente ...

Pagina degli errori del condensatore di Kemet

La nota di Syfer sul cracking dei condensatori

Appnote di AVX sul cracking

TV : mancata cortocircuito nel 90% dei casi, ma non può aprirsi a causa del surriscaldamento estremo (il dispositivo può essere diviso in due pezzi)