Реферат: Факторы, определяющие построение электронных средств
- аккумуляторные батареи разряжаются,
- воск и защитные компаунды твердеют и растрескиваются,
- резиновые амортизаторы теряют свою эластичность и перестают работать,
- в механических подвешенных узлах наблюдается замерзание смазки,
- в реле наблюдается слипание контактов,
- в штепсельных разъемах из-за различных ТКЛР пластмассы и металла происходит нарушение контактов,
- уменьшаются усилительные свойства транзисторов.
2) при повышенных температурах:
- происходит изменение люфтов и натягов, для ряда элементов могут возникнуть нежелательные деформации и коробления (например, в катушках высокой частоты и конденсаторах переменной емкости),
- некоторые сопротивления и емкости конденсаторов постоянной емкости могут изменять свои значения на величины, намного превышающие рабочий разброс,
- проводимость полупроводников резко возрастает, а именно диоды и транзисторы изменяют расчетные данные для своих параметров, особенно b, h11 и Jко – для транзисторов и Rобр – для диодов, что может привести к потери работоспособности схем на этих элементах,
- ряд материалов (например, термопластичных пластиков и компаундов) подвергается недопустимым размягчениям, и начинают течь и т.д. и т.п.
Влияние повышенной влажности проявляются в следующем:
1) увеличивается диэлектрическая проницаемость изоляционных материалов;
2) снижается их удельное поверхностное сопротивление;
3) уменьшается электрическая проницаемость воздушных зазоров;
4) происходят побочные физико-химические процессы в диэлектриках и металлах.
Эти причины вызывают нежелательные изменения емкости конденсаторов, уменьшение сопротивления изоляции, искрение, пробой, разбухание и отслаивание диэлектриков, коррозию металлов, появление плесени внутри аппаратуры.
При малой величине влажности наблюдается высыхание диэлектриков и их растрескивание.
Наиболее стойкими к действию влаги из диэлектриков являются фторопласт, полистирол, полиэтилен; менее стойки – термопластики, керамика и сильно подверженными являются бумага, ткани, гетинакс, текстолит и др. Из металлов менее всего подвержены коррозии свинец, алюминий, несколько больше – медь, никель и очень сильно железо. Проникновение коррозии вглубь металла характеризуются следующими цифрами (в мкм/год): Pb – 4, Al – 8, Cu –12, Ni – 32, Fe –200. Эти данные справедливы для химически чистых металлов. В реальных конструкциях используются технические металлы, скорость коррозии у которых еще выше за счет включения различных примесей. Скорость коррозии металлов зависит от величины относительной влажности (рис.1), а также от температуры и состава газа окружающей среды. Пленки сплавов, образующихся на металлах, являются хорошими защитными средствами от коррозии, в особенности, пленки окислов алюминия и титана (Al2 O3 , Tio2 ). При конструировании РЭА следует также учитывать т.н. «контактную коррозию»- коррозию, возникающую за счет разности электрохимических потенциалов металлов. В табл. 1 для некоторых металлов приведены значения электрохимического потенциала.
Таблица 1
Металл | Mg | Al | Zn | Cr | Fe | Ni | Pb | Cu | Ag | Au |
j, В | -1,55 | -1,3 | -0,76 | -0,56 | -0,44 | -0,25 | -0,13 | +0,34 | +0,8 | +1,5 |
Из таблицы видно, что наиболее недопустимыми гальваническими парами являются: алюминий-медь, хром-золото, магний-сталь, сталь-медь и др.
Рассмотрим влияние влаги на характеристики узлов РЭА на некоторых примерах.
Пример 1. Пусть имеем 2 - каскадный усилитель импульсов, собранный на печатной плате из стеклостеклолита СФ-1-0,8. Импульсы на входе имеют длительность t=1мкс, а на выходе временная задержка должна составлять tф £0,1 мксек. Ширина печатных проводников «в» составляет 1мм, а минимальные расстояния h между ними равны 0,5 мм. Считаем также, что временная задержка импульса в основном обусловлена емкостью коллекторного перехода транзисторов и паразитной емкостью печатных проводников. При эксплуатации усилителя в среде с повышенной влажностью (порядка 98% для тропиков) влагопоглощение стеклотекстолита СФ-1 составляет 2-5% от веса сухого образца, имеющего e=7. Даже незначительное проникновение воды (e=81) в материал диэлектрика увеличивает его диэлектрическую проницаемость в несколько раз. Примем, что это увеличение равно 3.
Определим вначале для выбранного варианта конструкции идеальную паразитную емкость печатных проводников по формуле:
,
где в и h – ширина и расстояние между проводниками.
.
Считаем, что задержки в обоих каскадах равны, тогда временная допустимая задержка на один каскад составит tф1 £0,05 мксек. Поскольку