Под надежностью резисторов понимается их свойство сохранять свою работоспособность (проводимость, контактирование, плавность регулирования) и параметры (сопротивление, уровень шумов и др.) в пределах установленных норм при определенных условиях эксплуатации (или испытаний) в течение заданного времени.

Надежность оценивается с помощью количественных показателей, для описания которых используются методы математической статистики. Основными параметрами, характеризующими надежность изделия электронной техники, являются вероятность безотказной работы P(t) на заданное время t и интенсивность отказов λ(t).

Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в определенном режиме эксплуатации (или испытаний) в течение заданного времени отказ не произойдет. Практически эта величина может быть определена по результатам испытаний резисторов на надежность как отношение числа резисторов N-n_i, оставшихся исправными в интервале времени испытаний t_i к общему числу резисторов N, поставленных на испытание в данном режиме: P_i≈(N-n_i)/N, где n_i — число отказавших резисторов за время t_i.

Степень надежности резисторов в каждый данный момент времени характеризуется интенсивностью отказов, которая приближенно определяется как число отказов Δn_i за промежуток времени Δt_i, отнесенное к числу резисторов, оставшихся исправными к началу рассматриваемого промежутка времени: λ(t)≈Δn_i/[(N-n_i)*Δt_i], где n_i — число отказавших резисторов к началу рассматриваемого промежутка времени. По существу, интенсивность отказов — это вероятность отказа в единицу времени.

Под отказом резистора понимается как полное нарушение его работоспособности, так и ухудшение основных параметров свыше установленных норм. В соответствии с этим отказы классифицируются на полные и условные (параметрические).

Полный отказ возникает в результате нарушения электрической или механической прочности резистора и характеризуется значительным скачкообразным изменением его основных параметров. В частности, критериями полного отказа являются перегорание (обрыв) токопроводящего элемента, поломка основания и выводов, потеря контакта между средним выводом и проводящим элементом. Условный отказ резистора может проявляться в виде ухода одного из параметров (чаще всего сопротивления) за нормы, установленные в качестве критериев годности.

Поскольку степень допустимых изменений параметров резисторов, приводящих к нарушению работоспособности электронной аппаратуры, различна и зависит от требований к конкретной электронной схеме, условные отказы не имеют единых численных критериев. В самом деле, изменение сопротивления резистора в прецизионной аппаратуре, например, на ±2% может привести к отказу, но практически не скажется на работе схем, где резисторы используются в качестве гасящих элементов.

Количественные показатели надежности резисторов, полученные на основании информации об их отказах в процессе эксплуатации электронной аппаратуры и в результате специальных испытаний статистически обоснованных выборок из выпускаемой продукции, имеют усредненный характер и являются опытными значениями. Полученная таким образом экспериментальная оценка надежности определена с некоторой заданной достоверностью, т. е. вероятностью того, что показатель, характеризующий надежность всей совокупности резисторов, находится между некоторыми предельными значениями, внутри доверительного интервала. Различаются нижняя и верхняя доверительные границы.

Определение и проверка параметра надежности резисторов в условиях производства осуществляется выборочным испытанием в режиме номинальной электрической нагрузки при максимальной рабочей температуре, при которой техническими условиями допускается рассеяние номинальной мощности. Объем выборки устанавливается в зависимости от ожидаемого (контролируемого) значений вероятности безотказной работы, заданных достоверности и ожидаемого (приемочного) числа отказавших резисторов, которые приводятся в документах на поставку (ГОСТ, ТУ). Поскольку параметр надежности определяется с достоверностью, отличной от 100%, то всегда имеется вероятность того, что будет принята партия резисторов с уровнем надежности ниже, чем контролируемое значение (риск заказчика), и будет забракована партия резисторов с равным или более высоким, по сравнению с контролируемым значением, уровнем надежности (риск поставщика).

Количественные показатели надежности резисторов одного типа, полученные по данным эксплуатации и испытаний, неодинаковы, Это обусловлено тем, что при эксплуатации аппаратуры на элементы воздействует комплекс внешних и внутренних факторов, связанных с климатическими и метеорологическими особенностями эксплуатации, реальными режимами работы систем и условиями их обслуживания, в то время как при испытаниях резисторы подвергаются воздействию номинальной электрической и тепловой нагрузок. Поэтому указываемые в технических условиях показатели надежности резисторов служат для контроля уровня производства и не рекомендуются для использования при расчете надежности аппаратуры.

Долговечность резистора — это его свойство длительно сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации до разрушения или другого предельного состояния. Для определения установленной в технической документации гарантийной наработки проводят определительные испытания резисторов в заданном режиме (обычно номинальном) до наработки, при которой обеспечивается вероятность безотказной работы не ниже установленной с заданной достоверностью. Принято ограничивать продолжительность испытаний до получения минимальной вероятности безотказной работы не менее 0,8 при достоверности, равной 0,7—0,9.

Сохраняемость резисторов — это свойство сохранять заданные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. При воздействии климатических факторов внешней среды параметры резисторов изменяются и с течением времени могут превысить нормы, допускаемые техническими условиями. В результате процессов старения наибольшему изменению при хранении подвергаются величина сопротивления и сопротивление изоляции. Кроме того, у проволочных переменных резисторов в результате коррозии может нарушаться контакт подвижной части с обмоткой.

Количественно сохраняемость характеризуется гарантированным сроком хранения, который для большинства типов резисторов составляет 12 лет. В качестве критерия при оценке сохраняемости может быть принята допустимая вероятность отказа за гарантированный срок хранения. Сохраняемость резисторов по сравнению с другими элементами электронной аппаратуры довольно высокая. Интенсивность отказов резисторов при хранении на 2—3 порядка ниже, чем у электровакуумных и полупроводниковых приборов. При этом большее число отказов приходится, как правило, на композиционные переменные резисторы.

Наибольшее изменение параметров резисторов при хранении имеет место в первый год хранения. Дальнейшее изменение, особенно величины сопротивления непроволочных резисторов, с известной степенью точности может быть аппроксимировано прямой линией. Это обстоятельство дает возможность прогнозировать будущее состояние резисторов. К концу срока хранения изменение величины сопротивления у металлодиэлектрических резисторов не превышает 5—6%, у углеродистых резисторов 10%, у композиционных 10—15% и у проволочных резисторов 1—2. Сохранение резисторов на складах производится в заводских упаковках. Раньше упаковки изготовлялись из картона и предохраняли они в основном от механических повреждений. В настоящее время разработаны и внедряются в производство упаковки из полиэтилена и пенопласта, которые защищают от воздействия влажной среды. Для длительного хранения рекомендуется использовать металлические запаянные коробки.

Список использованной литературы

1. Элементы Радиоэлектронной Аппаратуры. Выпуск 26. Стальбовский В.В., Четвертков И.И. Резисторы. Москва: Издательство «Советское радио», 1973 год.
2. Резисторы: Справочник / В. В. Дубровский, Д. М. Иванов, Н. Я. Пратусевич и др.; под ред. И. И. Четверткова и В. М. Терехова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1991 год.