Noch hierher übertragen:

Kondensatoren

Alterung von Keramikkondensatoren (aging, Quelle: TDK whatisthecapofthiscap.pdf)

Klasse II (X7R, Y5U, Z5U: alle Bariumtitanat BaTiO3) Kondensatoren altern, weil sich die elektrischen Dipole (Moleküle) mit der Zeit ausrichten. Die Alterung geschieht logarithmisch, gemessen in Prozent pro Verzehnfachung der Zeit, X7R <3% (AVX: 1,5%), Y5V ca. 5%. Eine Wärmebehandlung (1h bei 150°C) macht den Effekt rückgängig. Das heißt aber auch, daß ein Klasse-II-Kondensator unmittelbar nach dem Löten seine Toleranzgrenzen überschreiten könnte.

Welche Spannung hält ein Keramikkondensator aus?

Oberhalb der Nennspannung verliert ein Keramikkondensator einen Großteil seiner Kapazität, aber die Durchbruchspannung liegt viel höher, z.B. bei einem TDK 25V X7R 1uF 1206 bei über 400V (TDK High_Cap_Replacement.pdf)! Aber: Überspannung reduziert die Lebensdauer (siehe dort), Ausfallarten sind lt. AVX "avalanche breakdown (ABD)" und "thermal runaway (TRA)".

Ersatzschaltbild von Keramikkondensatoren, Strombelastbarkeit

Siehe auch http://www.component.tdk.com/ceramic.asp, Kemet "Spice" ToDo

Achtung: der ESR ändert sich stark mit der Frequenz. Der bei der Resonanzfrequenz gemessene Wert ist recht niedrig, aber eine Dekade darunter beträgt er z.B. bei einem TDK 1u 25V 1% von |Z|, bei Kemet ca. 3% von |Z|. Deshalb sinkt die Strombelastbarkeit bei niedrigen Frequenzen!

"CERAMIC MULTILAYER CAPACITORS IN HF SMPS APPLICATIONS" mlchf.pdf von AVX erklärt das durch die Kontaktierung der Elektroden, die recht hochohmig sei, aber eine erhebliche Parallelkapazität habe.

Epcos geht darauf in "AC Characteristics of HighCap Ceramic Capacitors" nicht direkt ein, sondern berechnet die Verlustleistung nur über den (variierenden) Verlustfaktor. Eine halbe Dekade um die Resonanzfrequenz wird eine Stromgrenze in Abhängigkeit von der Kapazität angegeben (1A@0,1uF; 3A@1uF, 6A@10uF).

TDK modelliert Hystereseverluste als Parallelwiderstand mit frequenzabhängigem (1/f) Wert, z.B. bei 1uF 25V 0805 6,5MOhm*Hz.

Mikrophonie, piezoelektrischer Effekt

BaTiO3 hat ausgeprägte piezoelektrische Eigenschaften, steigt mit dem K-Faktor (Y5V stärker als X7R etc.) und etwa linear mit der Gleichspannung (AVX mlc-tant.pdf, enthält ansonsten viele Fehler)! Funktioniert in beide Richtungen: Erschütterungen erzeugen elektrische Spannung, Wechselspannung erzeugt Geräusch.

Lebensdauer-Faktoren

Exponentielle Abhängigkeit von Temperatur und Spannung. AVX gibt 3 als Exponenten für die Spannung und 8 für die Temperatur an. Bei kleinen Überspannungen ist der Exponent eher kleiner (2), bei großen Spannungen bis zu 4 (AVX barium.pdf).

Halbleiter

Reverse Breakdown einer Basis-Emitter-Strecke:

Eigener Test 2003-01-24: BC846B 2 Minuten lang -10uA => 0,95mA statt 1,0mA bei 3uA Basisstrom.

Aus 'Trouble Shooting Analog Circuits' (S. 77?):

"This reverse current - even if it's as low as nA or very brief in duration - tends to degrade the low current beta at least on a temporary basis. So in cases where accuracy is important, find a way to avoid reverse-biasing the inputs. Bob Widlar reminded me that the high current beta of a transistor is generally not degraded by this zenering, so if you are hammering the Veb of a transistor in a switch-mode regulator, that will not necessarily do it any harm, nor degrade its high-current beta"

Aus "Low Noise Electronic Design" by Motchenbacher & Fitchen:

"Caution! A circuit designer, evaluation engineer, or inspector making routine tests or adjustments can inadvertently ruin a perfectly good low-noise high-gain transistor. This can happen when the base-emitter junction of a bipolar transistor (discrete or IC) is reverse-biased beyond its avalanche knee. The noise behavior of the device can be increased by ten times because of a circuit turn on transient, a signal transient, or the testing of Vebo."

10uA soll in weniger als zwei Minuten B um 10% reduzieren, und auf die Hälfte nach 8h. Viel schneller bei hohen Strömen (2N4250). Wesley Wolfe beobachtete in eigenen Experimenten eher schlimmere Auswirkungen, leider ebenfalls ohne Angabe des Kollektorstromes, bei dem er B gemessen hat.

Der Effekt konnte durch "annealing" (to anneal: ausglühen, tempern) mit 400mA Vorwärtsstrom rückgängig gemacht werden.

Melia A.J. "Current gain degradation induced by emitter-base avalanche breakdown in silicon planar transistors" Microelectronics and Reliability, Vol 15, pp 619-623, 1976. Alan schreibt in <9jfatm$q4b$1@uranium.btinternet.com>:"The effect can also be activated by overdriving a transitor with RF (Paper by Dr Nathan Sokal). The mechanism is that the avalanche breakdown in the emitter base junction produces very energetic electrons, and the majority of the current flows just below the silicon dioxide passivation. Some of these electrons are energetic enough to actually enter the insulating layer were they become trapped. This is almost the same mechanism used in an Eprom, to store data. The net effect is that a parasitic FET is produced shorting out the emitter base junction and killing the gain. The explanation is a little more complicated than that but I guess that will do the job."

Dieser B-E-Durchbruch soll auch eine negative (!) Kollektorspannung und Lichtemission erzeugen!

Threads in s.e.d: <edz67.2477$LP2.269655@bgtnsc06-news.ops.worldnet.att.net> mit <3B5C9E25.114CD8C0@rowland.org> und <36F8A917.C714EEC6@lucent.com>.

Widerstände

Metallfilmwiderstände können durch Spannungsspitzen vielleicht hochohmig werden.

Elektromechanik

Reibkorrosion an elektrischen Kontakten

en: "fretting corrosion"

Hauptsächlich Zinn gegen Zinn, aber auch Zinn gegen Gold. Palladium ist auch empfindlich?

Kontaktmaterialien, Werkstoffpaarungen

Siehe auch http://www.andus.de/Leiterplatten/Oberflaechen/oberflaechen.htm und FertigungsTechnik

Zinn <-> Zinn ist relativ sicher, weil eine Kaltverschweißung erfolgt. Geringe Zahl von Steckzyklen, weil die Oberfläche immer schlechter wird.

Gold <-> Zinn ist schlecht: das Gold löst sich im Zinn => intermetallische Verbindungen mit sehr schlechten Kontakteigenschaften. Das kann auch bei Gold-Lötzinn passieren (Langzeitausfälle).

"Flash gold", "flashvergoldet", Sudgold: stromlos chemisch abgeschiedene Goldschicht, sehr dünn (<0,1um..0,2um), porös, weich, nicht sehr beständig, löst sich beim Löten im Zinn (zu wenig, um Versprödung zu verursachen). Korrosionsschutz auf Leiterplattenoberfläche, nicht als Steckeroberfläche geeignet (außer vielleicht als "Schmiermittel für härtere Schichten).

Elektrolytisch auf Leiterplatten abgeschiedenes Weichgold 0,4um..1um (für Bondverbindungen). Löst sich beim Löten im Zinn und kann dadurch (nur bei sehr kleinen Lotmengen) eine Versprödung verursachen.

Elektrolytisch auf Leiterplatten abgeschiedenes Hartgold <1um..5um für Steckverbindungen (bis 2um) und Schleifkontakte (2..5um) geeignet ("Steckergold").

Elektrolytisch auf Steckverbindern abgeschiedenes Gold ist nochmal besser, z.B. durch darunterliegende Palladiumschichten?

KategorieElektronik