Altern Widerstände?

Nils schrieb:
> kann ein handelsüblichen Metall/Kohleschicht Widerstand altern, also so
> das sich auch sein Widerstand messbar verändert?

Klar. Bei Überlastung sofort. Bei Belastung an der spezifizierten Grenze 
halt etwas langsamer.

Nils schrieb:
> Wenn ja in welchem Bereich spielt sich das ab
> tendiert er zu einem höheren oder niedrigeren Widerstand?
> überschreitet er die Toleranzangaben?

Die Alterung ist unabhängig von den anderen Toleranzangaben wie 
Grundtoleranz (bei Herstellung und 25 Grad) und Temperaturkoeffizient 
spezifiziert.

Abhängig ist die Alterung hauptsächlich vom Widerstandsmaterial selbst 
und vom Schutz gegen Umwelteinflüsse (Temperatur, Feuchtigkeit). Ein 
lackierter Metallfilmwiderstand altert (rostet) schneller als ein 
glasiertert oder ein Drahtwiderstand im ölgefüllten hermetisch dichten 
Gehäuse.

Mal ein Beispiel:
Grundtoleranz 1%
TK 200 = zusätzlich 1% bei Änderung Temperatur von 25 auf 75 Grad
Alterung bei normalen Widerständen so im Bereich 1-2% 
Widerstandsänderung bei Nennlast und maximal spezifizierter Temperatur 
und 1000 Stunden.

Gruß Anja

>kann ein handelsüblichen Metall/Kohleschicht Widerstand altern, also so
>das sich auch sein Widerstand messbar verändert?

Früher gab es dafür in den Datenblättern Drift-Nomogramme. Einfach dem 
roten Pfeil folgen...

Praktisch macht Alterung bei Widerständen so gut wie nichts aus. Das 
sieht man am Ausfall von Schaltungen. In den seltensten Fällen ist ein 
Ausfall einer Schaltung auf die Alterung eines Widerstandes 
zurückzuführen, viel mehr sind es IMMER die aktiven Bauteile 
(Transistoren, ICs, Dioden etc.) die ausfallen oder mechanische Bauteile 
wie Schalter, Potis etc. Selbst die Leistungswiderstände in alten 
CRT-Fernsehern haben zumeist erstaunlich gut und lange gehalten. Eher 
ist es mal eine Lötstelle die ermüdet oder von Anfang an "kalt" war. 
Insofern ist das mehr eine akademische Diskussion als hier irgend ein 
praktischer Bezug vorliegt. Die immer so schnell via Datenblatt 
herbeizitierte Alterung bei Messwiderständen mutet auch etwas komisch 
an, wenn die meisten 15 und mehr Jahre alten DMM noch immer so genau wie 
zu Kaufbeginn messen bei einer Überprüfung.

Ich habe ein Datenblatt in Erinnerung, in dem angegeben war, dass 
normale 1% SMD-Rs bis zu 5..8% (!) an Wert zulegen können. 
Interessanterweise war das nur eine positive Toleranz; die sind also 
immer hochohmiger geworden. Die spezifizierte 1% sind nur die 
Auslieferungstoleranz. Leider finde ich das DB nicht mehr :-(.

Aus diesem Grund hat unsere Gruppe in der Firma, die Stromversorgungen 
entwickelte, immer 0.1%-Rs im Feedback-Spannungsteiler eingesetzt.

Tippgeber schrieb:
> Praktisch macht Alterung bei Widerständen so gut wie nichts aus. Das
> sieht man am Ausfall von Schaltungen. In den seltensten Fällen ist ein
> Ausfall einer Schaltung auf die Alterung eines Widerstandes
> zurückzuführen

Wenn die Schaltung ordentlich entwickelt ist, hast du (meist) recht. Ich 
behaupte mal, dass 90% der Schaltungsteile auch bei mehr als 10% 
Wertänderung der Widerstände kein Problem machen. Man denke einfach an 
einen Pull-Up.
Aber wenn, wie in meinem Beispiel, davon eine Ausgangsspannung oder eine 
Schaltschwelle abgeleitet wird, dann gilt das nicht mehr unbedingt. 
Obwohl auch aktive Bauelemente, die mit 5% Spannungstoleranz angegeben 
sind, bei einer geringen Überschreitung ja nicht sofort total ausfallen, 
sondern höchstens die über den Temperaturbereich spezifizierten Daten 
nicht mehr ganz einhalten oder möglicherweise schneller altern. Meist 
merkt das eh keiner - außer vielleicht an einem frühen Ausfall anderer 
Bauelemente, den du ja auch genannt hast:
> viel mehr sind es IMMER die aktiven Bauteile
> (Transistoren, ICs, Dioden etc.) die ausfallen

Und, vielleicht haben die 15 Jahre alten DMMs doch 0.1%er drin ....

HildeK (Gast) schrieb:

> Ich habe ein Datenblatt in Erinnerung, in dem angegeben war, dass
> normale 1% SMD-Rs bis zu 5..8% (!) an Wert zulegen können.
> Interessanterweise war das nur eine positive Toleranz; die sind also
> immer hochohmiger geworden. Die spezifizierte 1% sind nur die
> Auslieferungstoleranz. Leider finde ich das DB nicht mehr :-(.

Ich habe noch etliche SMD-Rollen aus den 90er Jahren. Die halten noch 
alle ihre Toleranz (mit Fluke nachgemessen) bzw. waren bei Stichproben 
bisher immer besser als der aufgedruckte Wert. Habe bisher kein Beispiel 
wo das mal anders war.

>> viel mehr sind es IMMER die aktiven Bauteile
>> (Transistoren, ICs, Dioden etc.) die ausfallen

> Und, vielleicht haben die 15 Jahre alten DMMs doch 0.1%er drin ....

Aber erstens nicht nur und dann ja sicher, aber auch die müssten der 
Alterung folgen. Möchte das Problem nicht gänzlich wegreden, aber noch 
sind es die aktiven Bauelemente die quasi immer über den Jordan gehen. 
Ob da Veränderungen der äußeren Beschaltung die Ursache sind müsste man 
erst mal nachweisen. Ich behaupte mal keiner wird beim Austausch eines 
defekten Transistors auch gleich die Widerstände um ihn herum mit 
tauschen. ;)Vielleicht spielt es mal eine (praktische) Rolle da wo 
ständig starke Temperaturschwankungen oder ausdrücklich höhere 
Temepraturen herrschen. Das möchte ich nicht ausschließen. Aber viel 
eher sind es doch oft auch die Elkos, die bei andauernden Temperaturen 
gestresst werden (auch die 105° Typen). Ein alter TFT bei mir hatte 
genau das Problem im Netzteil. Nach einem Tausch läuft er seit dem 
wieder einwandfrei.

HildeK schrieb:
> Aus diesem Grund hat unsere Gruppe in der Firma, die Stromversorgungen
> entwickelte, immer 0.1%-Rs im Feedback-Spannungsteiler eingesetzt.

Das hilft bei Verwendung von Widerständen aus gleicher Baureihe gar 
nichts, die sind nur beim Herstellprozeß genauer selektiert. Nach dem 
Löten haben die u.U. keine 0.1% mehr.

HildeK schrieb:
> Und, vielleicht haben die 15 Jahre alten DMMs doch 0.1%er drin ....

Ob die jetzt 1% 0,5% oder 0,1% drin haben spielt weniger eine Rolle 
(wird abgeglichen) wie das Herstellverfahren der Widerstände. Preiswerte 
Meßwiderstände sind nicht lackiert sondern glasiert und damit 
feuchtigkeitsresistenter.

Außerdem werden Meßwiderstände bei richtiger Dimensionierung maximal mit 
50% (eher 10%) der Nennlast betrieben. (Weniger Wärme = geringere 
Alterung).

Gruß Anja

Tippgeber schrieb:
> viel mehr sind es IMMER die aktiven Bauteile
> (Transistoren, ICs, Dioden etc.) die ausfallen

Wenn "immer" die aktiven Bauteile schuld sind, wozu zählst du dann 
Elkos, die nun wirklich mit zu den für Alterung am anfälligsten 
Bauteilen zählen?

>Ich habe ein Datenblatt in Erinnerung, in dem angegeben war, dass
>normale 1% SMD-Rs bis zu 5..8% (!) an Wert zulegen können.

Man muß Dickschicht- und Dünnschichtwiderstände unterscheiden. 
Dickschichtwiderstände waren früher grottenschlecht und hatten 
erhebliche Driften. Wenn es einigermaßen genau und driftarm sein sollte, 
mußten unbedingt Dünnschichtwiderstände eingesetzt werden. Heute ist das 
etwas anders, da sind Dickschichtwiderstände deutlich besser geworden.

>Aus diesem Grund hat unsere Gruppe in der Firma, die Stromversorgungen
>entwickelte, immer 0.1%-Rs im Feedback-Spannungsteiler eingesetzt.

Es sind auch heute noch 0,1%-ige SMD-Widerstände im Umlauf, die einer so 
schlechten Stabilitätsklasse angehören, daß die 0,1% reiner Schwindel 
sind. Schon nach dem normalen Löten kann man diese Genauigkeit 
vergessen. Wenn man es wirklich genau und driftarm haben will, sollten 
Minimelf eingesetzt werden. Die sind hinsichtlich der Genauigkeit und 
Driftarmut ein Quantensprung.

>Wenn die Schaltung ordentlich entwickelt ist, hast du (meist) recht. Ich
>behaupte mal, dass 90% der Schaltungsteile auch bei mehr als 10%
>Wertänderung der Widerstände kein Problem machen.

Naja, es gibt schon Schaltungen, die auf 0,3% Alterung unangenehm 
reagieren. Vielpolige Filter beispielsweise. Aber da spielt die Drift 
der Caps eine noch größere Rolle. Letztlich kann man sagen, daß 
Widerstände zu den stabilsten und ausfallsichersten Bauteilen zählen und 
gewöhnlich am wenigsten Probleme in einer Schaltung machen.

>Ob die jetzt 1% 0,5% oder 0,1% drin haben spielt weniger eine Rolle
>(wird abgeglichen) wie das Herstellverfahren der Widerstände.

Genau. Mit Laserabgleich sind heute unter 0,1% Herstellungsfehler 
überhaupt kein Problem mehr. Das sagt aber nichts über die 
Drifteigenschaften aus. Deswegen sollte man genau schauen, welcher 
Stabilitätsklasse die Dinger angehören. Das ist erheblich 
aussagekräftiger...

Anja schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Aus diesem Grund hat unsere Gruppe in der Firma, die Stromversorgungen
>> entwickelte, immer 0.1%-Rs im Feedback-Spannungsteiler eingesetzt.
>
> Das hilft bei Verwendung von Widerständen aus gleicher Baureihe gar
> nichts, die sind nur beim Herstellprozeß genauer selektiert. Nach dem
> Löten haben die u.U. keine 0.1% mehr.

Sicher richtig, vermutlich waren die 0.1%er von einer anderen Baureihe 
und/oder anderem Hersteller usw. Sie waren aber eben bez. Alterung 
wesentlich enger spezifiziert. Wenn sich diese im 1%-Schlauch über der 
Lebensdauer hält, dann ist das ja ausreichend.

Ich wollte nur auf den Umstand aufmerksam machen, dass die üblichen 
Toleranzangaben nicht unbedingt das volle Ausmaß an Alterung 
wiedergeben.
Wie schon gesagt, das DB finde ich nicht mehr. Eine Suche bei den 
üblichen Herstellern hat bisher meine Erinnerung auch nicht mehr 
bestätigt. Oftmals sind DB in dem Punkt auch etwas schweigsam.
In der Praxis entschärft sich das Problem meistens: eine Alterung 
betrifft beide Rs eines Spannungsteilers in sehr vergleichbarer Weise 
(falls die Eigenerwärmung bei nur einem der beiden nicht der maßgebliche 
Beitrag ist), so dass das Teilerverhältnis weit weniger betroffen ist, 
als eine WorstCase-Toleranzrechnung aussagt.

Tippgeber schrieb:
> Ob da Veränderungen der äußeren Beschaltung die Ursache sind müsste man
> erst mal nachweisen.
Da stimme ich zu. Es muss nicht mal die direkte Umgebung sein: eine 
Ablage der Versorgungsspanung war ja mein, zugegeben hypothetisches, 
Beispiel.

> Ich behaupte mal keiner wird beim Austausch eines
> defekten Transistors auch gleich die Widerstände um ihn herum mit
> tauschen.
Ich auch nicht :-). Noch nicht einmal die Elkos.

Toller Tip schrieb:
> Tippgeber schrieb:
>> viel mehr sind es IMMER die aktiven Bauteile
>> (Transistoren, ICs, Dioden etc.) die ausfallen
>
> Wenn "immer" die aktiven Bauteile schuld sind, wozu zählst du dann
> Elkos, die nun wirklich mit zu den für Alterung am anfälligsten
> Bauteilen zählen?

Gemach gemach, ich sagte doch, dass Elkos deutlich eher zum Defekt 
neigen als Widerstände und in einem Elektronik-Forum kann ich wohl 
voraussetzen, dass bekannt ist was ein aktives und passives Bauteil ist 
oder etwa nicht? Das "Immer" hieß hier nicht ausschließlich, sondern 
"praktisch immer" geht alles andere kaputt bevor ein Widerstand als 
Ursache eines Defektes auftritt. Dazu zählen natürlich auch 
Passivbauteile wie Elkos.

Harald Wilhelms schrieb:
> Gut, dann werd ich ab jetzt nur noch preiswerte Meßwiderstände kaufen.

Das meinte ich im Vergleich zu richtigen hermetisch dichten 
Meßwiderständen:
Vishay Baureihe VHP100 mit spezifizierter Alterung 2ppm über 6 Jahre.

Gruß Anja

Harald Wilhelms schrieb:
> teure Messwiderstände sind lackiert?

nein da hast du was verwechselt:
die sind im Öl-gefüllten Metallgehäuse.

Gruß Anja

Ich habe schon etliche Netzteile repariert, bei denen Widerstände (die 
von den 325V weg zur Versorgung des Regel-ICs) wegen zu hoher Spannung 
kaputtgegangen (hochohmig geworden) sind.
Einfache billig-Rs halten langfristig nur 50V aus, deshalb sind in 
besseren Geräten mehrere in Reihe  oder  spezielle HV-Rs verbaut.

Nils,

mir sitzt der Schalk im Nacken:
Ein leuchtender Beweis für die Alterung von Metallwiderständen ist das 
klassische Blitzlicht mit den sauerstoffgefüllten Birnen, die mit 
Alustreifen gefüllt waren und über den Blitzkontakt gezündet wurden.

Etwas weniger dramatisch ist der lästige Bruch der Wendel einer 
Glühlampe.

Je reiner das Metall und je kälter, desto länger muss man warten...


Ciao
Wolfgang Horn

> desto länger muss man warten
Nicht nur die Genauigkeitklasse sondern auch der WiderstandsWERT und die 
Belastung sind für die Alterung von Bedeutung. Hochohmige Widerstände 
hatten eher ein Problen und wurden noch hochohmiger. Langzeiterfahrungen 
sind auch im Radiomuseum zu finden.

0,1%er sind ohne weitere Angaben nur die
ausgewählten Besten der 1%er.

Wenn die gleich hergestellt sind, kann sich ihr
Alterungsverhalten nicht groß unterscheiden...