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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Langzeitverhalten/Alterung von Widerständen


Autor: Geri (Gast)
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Hallo

Wie verhalten sich eigentlich elektrische Widerstände 
(Standard-SMD-Bauteile) über längere Zeit (mehrere Jahre bis Jahrzehnte) 
wenn sie dauernd einer Temperatur von etwa 60 °C ausgesetzt sind.

Allgemein wird ein Widerstand ja auch altern. S.w. die Kontaktstellen, 
das Widerstandsmaterial selbst...

Wie wirkt sich das aber z.B. u.a. auf den Widerstandswert und die 
maximal erlaubte Verlustleistung aus? Welche andere Veränderungen und 
Auswirklungen auf Funktion einer Schaltung ergeben sich eigendlich?

Ich habe bereits in ein paar Datenblätter von Widerständen gestöbert und 
gegoogelt, hier fand ich allerdings nicht gerade viele Infos.

Vielleicht hat jemand von euch hier Erfahrungen oder gute Links

Beste Grüsse

Geri

Autor: Geri (Gast)
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Hallo

Das Thema oben würde mich immer noch interessieren:)

War es für keinen noc relevant?

Beste Grüsse

Geri

Autor: adfix (Gast)
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Sollte in den Datenblättern aber stehen.

Autor: adfix (Gast)
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Beispiel:
http://www.farnell.com/datasheets/43145.pdf

Grundtoleranz 0.1%

Resistance change after 1000 hours .. 40°C 90 to 95% relative humidity
+-0.3%

Lötprozess: +-0.2%

Permanent resistance change after 1000 hours operating at RCWV ..
+-0.2%

Man sieht schön: ein 0.1% Widerstand. Nimm ich alle Fehler zusammen und 
geh mal nicht davon aus, dass sie sich statistisch gesehen kompensieren, 
so habe ich um die 1% Fehler.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Geri schrieb:

>Wie verhalten sich eigentlich elektrische Widerstände
>(Standard-SMD-Bauteile) über längere Zeit (mehrere Jahre
>bis Jahrzehnte) wenn sie dauernd einer Temperatur von etwa
>60 °C ausgesetzt sind.

Die Temperatur ist einer der größten Alterungsfaktoren bei 
elektronischen Bauteilen. Auch Halbleiter altern, da gibt es z.B. den 
Beschleunigungsfaktor F. Dieser Faktor steigt exponentiell mit der 
Temperatur.

Einmal hatte ich einen Spannungsregler 7818, der normalerweise 18V 
liefert. Meist haben diese 5%, seltener auch 10% Toleranz. Also, dieser 
Baustein wurde jahrelang in einer Schaltung unter hoher Temperatur 
gefahren, was man dem Bauteil äußerlich auch etwas ansah. Nun, der 
Halbleiter machte nur noch 15,2V anstatt 18V, und ist damit weit 
außerhalb der Spezifikation. Der ursprüngliche Besitzer gab das Gerät 
zum Recycling, weil irgendwann nichts mehr funktionierte. Wie gesagt, 
der Beschleunigungsfaktor ist exponentiell.

>Allgemein wird ein Widerstand ja auch altern. S.w. die
>Kontaktstellen, das Widerstandsmaterial selbst...

Es ist die gute Aufgabe des Schaltungsdesigners, die Schaltung so zu 
gestalten, daß sie gegen solche Erscheinungen unempfindlich ist.

>Welche andere Veränderungen und Auswirklungen auf Funktion
>einer Schaltung ergeben sich eigendlich?

Die Betriebsparameter einer Schaltung ändern sich selbstverständlich mit 
den Bauteiländerungen. Eine OP-Schaltung hat dann z.B. plötzlich nicht 
mehr die Verstärkung 10, sondern 9,8 oder 10,2.

Im Simulator PSPICE gibt es die Worst-Case- und Monte-Carlo-Simulation. 
Da kann man sich das wunderbar anschauen.

Ansonsten wurde das Thema Alterung ausführlich in der 
Bauelemente-Vorlesung im Studium behandelt.

>Ich habe bereits in ein paar Datenblätter von Widerständen gestöbert
>und gegoogelt, hier fand ich allerdings nicht gerade viele Infos.

Datenblätter enthalten nicht unbedingt alle Informationen. Da muß man so 
lange stöbern, bis man was findet.

Autor: Geri (Gast)
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@adfix
Ich habe inzwischen schon einige Datenblätter namhafter 
Widerstandhersteller gesichtet.

Ja, hast schon recht, was man bei einigen findet ist eine Angabe namens

Load Life stability bei einer bestimmten Betriebstemperatur, bezogen auf 
eine bestimmte Dauer.
z.B.
Load life
Resistance change rate is
±5% (3.0% + 0.1Ω) maximum
±1% (1.0% + 0.1Ω) maximum
Permanent resistance change after 1000 hours
operating at RCWV with duty cycle of
(1.5 hours "on", 0.5 hour "off") at 70°C ±2°C ambient

Damit kann man mal schon einiges machen.

Mit obigem Wert käme man dann z.B. bei Dauerbetrieb auf 2.74 Jahre. Ob 
man für das Langzeitverhalten wohl extrapolieren darf:)?

Relevant wäre in diesem Zusammenhang auch eine Aussage über die 
Zuverlässigkeit.

S.w. sind andere Veränderungen nicht existent oder für die Elektronik 
relevant.

Autor: Geri (Gast)
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@Wilhelm und adfix

Nun habe ich zu lange am Text geschrieben, deshalb haben sie sich 
überlappt.

Vielen Dank euch jedenfalls für die ausführlichen Hinweise.


@adfix
Ja genau, diese Infos sind oft verfügbar.

@Wilhelm
Du schreibst von PSpice. Sind diese besagten Parameter bzw. 
Beschleunigungsfaktoren in den Modellen dort abgebildet oder rechnet das 
Programm einfach mit Toleranzangaben daraus entsprechend dem gewählten 
Simulationsalogrithmus mögliche Ergebnisse resp. Minima/Maxima?

>Ansonsten wurde das Thema Alterung ausführlich in der
>Bauelemente-Vorlesung im Studium behandelt.
Bei mir nicht:) Dem Prof. ist zum PN-Übergang soviel anderes 
eingefallen, dass dieses Thema s.w. ein wenig unter den Tisch gefallen 
ist:)

Beste Grüsse und danke nochmals

Geri

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