隨著全球?qū)﹄娦胚B接和系統(tǒng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，人們對(duì)其整體性能的要求也在不斷提高，包括網(wǎng)絡(luò)速度、帶寬、存儲(chǔ)容量和可靠性等。

系統(tǒng)可靠性取決于組成該系統(tǒng)的模塊和元件的可靠性，因此它們是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中需要考慮的一個(gè)重要設(shè)計(jì)因素。

鍍金 NTC 熱敏電阻作為一種特殊電子元件，廣泛應(yīng)用于各種通信和光電模塊中的溫度傳感領(lǐng)域，其典型物理形式是一種長(zhǎng)度介于 0.35 至 1 mm之間，寬度和厚度介于 0.20 至 0.75 mm之間的芯片。它的可靠性需要被定義和量化，以確保系統(tǒng)的可靠性。

鍍金 NTC 熱敏電阻由具有半導(dǎo)體性質(zhì)的陶瓷材料制成，并在背面噴涂了用于導(dǎo)電的金屬粉，使電流能夠通過(guò)芯片傳導(dǎo)。通常，它可用于電傳導(dǎo)的電荷載體數(shù)目會(huì)隨著溫度升高而增加，因此電阻會(huì)隨著溫度升高而減小。

@設(shè)計(jì)工程師，看似簡(jiǎn)單的NTC熱敏電阻，真的那么簡(jiǎn)單嗎？它的可靠性和壽命究竟如何設(shè)計(jì)才能滿(mǎn)足具體的應(yīng)用需求？

舉個(gè)栗子：拿TE Connectivity （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “TE”） 的片狀、無(wú)引線、鍍金NTC熱敏電阻的可靠性數(shù)據(jù)和壽命建模來(lái)說(shuō)說(shuō)。該產(chǎn)品通常用于基于一般TELCORDIA SR-332 原理的電信和光電應(yīng)用場(chǎng)合。

首先了解一個(gè)概念：R/T 特性，即將NTC熱敏電阻用作溫度傳感器基于電阻和溫度之間的定義關(guān)系。NTC 熱敏電阻器的基本可靠性考慮因素是R/T特性必須符合定義的公差極限。NTC 熱敏電阻很少發(fā)生災(zāi)難性的故障。它們表現(xiàn)出電阻的變化或漂移，而不是發(fā)生開(kāi)路或短路行為故障。

如何預(yù)判故障率和平均故障時(shí)間？

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■ 元件的故障率（λhours）、平均故障時(shí)間（MTTF）、強(qiáng)加速應(yīng)力測(cè)試 （HAST） 都是用來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)正常操作條件下的故障率。

■ 對(duì)于 NTC 熱敏電阻元件，相關(guān)的故障模式是相對(duì)于定義的限值，在參考溫度下電阻的變化。這種故障模式是由于陶瓷材料中微觀裂紋的擴(kuò)展、金屬化材料與陶瓷材料之間界面的變化等多種故障機(jī)制造成的。影響故障模式發(fā)展的主要應(yīng)力是元件暴露溫度，因此溫度應(yīng)力測(cè)試也必須被考慮。

■ 當(dāng)觀察到故障模式，其進(jìn)展的速率可以用阿倫尼烏斯公式 （Arrhenius Rate Equation） 進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。

■ 在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，在大約 -40℃ 至 +200℃ 的溫度范圍內(nèi)，NTC 熱敏電阻元件的活化能（Ea值，以電子伏特為單位）近似不變，因此故障模式的相對(duì)進(jìn)展率取決于溫度。這時(shí)也需要使用加速度因子建立高溫工作壽命 （HTOL） 模型。

以上這些原理，都被TE運(yùn)用評(píng)估，以獲得用于生產(chǎn)鍍金 NTC 熱敏電阻元件的各種電陶瓷材料系統(tǒng)的故障率和平均故障時(shí)間 （MTTF） 值。

通過(guò)多輪實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，讓我們?yōu)榭蛻?hù)在預(yù)期運(yùn)行壽命超過(guò)20年的系統(tǒng)中推薦使用TE鍍金 NTC 熱敏電阻產(chǎn)品提供了信心。

隨著鍍金 NTC 熱敏電阻應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，設(shè)計(jì)工程師需要根據(jù)實(shí)際配置進(jìn)行可靠性評(píng)估，TE可以提供技術(shù)支持，幫助工程師在依賴(lài)精確和可靠溫度測(cè)量的系統(tǒng)中，優(yōu)化片狀鍍金 NTC 傳感器的性能。

編輯：jq