Анализ физики отказов для оценки показателей надежности радиоэлектронных…
17
превышающей максимальную рабочую, но кратковременно допусти-
мой по физической структуре конденсатора, позволяет дополнитель-
но регистрировать смещение внутренних металлических элементов,
приводящее при длительной эксплуатации конденсатора к короткому
замыканию. Экспериментально подтверждено неразрушающее дей-
ствие предложенных методов, используемых в производстве при
оценке технологических изменений в новых разработках.
Электрические поля как причина отказа керамических кон-
денсаторов.
При анализе полных отказов керамических малогаба-
ритных конденсаторов монолитного и секционного типов установ-
лено, что причиной таких отказов является электрический пробой
керамики в местах резкой неоднородности электрического поля, в
основном у торцевых краев электродов [24, 25]. Поэтому проведен
расчет электростатических полей в соответствующих конструкциях
с целью выбора размерных соотношений в конструкциях и выбора
рабочего напряжения, обеспечивающего высокую надежность.
Электростатическое поле в конструкции описывается уравнением
Лапласа для электростатического потенциала в области, определяемой
геометрией конструкции, с граничными условиями для потенциала на
металлических поверхностях и условиями ошибки потенциала и ин-
дукции на границах раздела сред с различными диэлектрическими
проницаемостями. Расчеты поля проводят численно по программам,
реализующим метод конечно-разностной аппроксимации уравнения
Лапласа на прямоугольной сетке с кусочно-постоянным шагом с ис-
пользованием итерационной схемы для решения системы разностных
уравнений. В результате получали численные описания и визуализа-
цию картины поля, локальные значения максимальной напряженности
max
E
у края электрода, «кратности» поля
0
max
/
k E E
(где
0
E
—
напряженность однородного поля), а также объемы перегруженных
частей диэлектрика вблизи локальных максимумов поля. Согласно за-
висимости экстремальных характеристик поля от геометрических со-
отношений в конструкциях (радиусы закруглений электродов, меж-
электродные промежутки и т. д.) места локальной перенапряженности
перемещаются при вариации размеров в однотипных конструкциях.
В общем случае в конструкциях имеется не одно, а несколько слабых
мест, вызванных дефектностью используемых материалов и особенно-
стями технологии изготовления радиоэлемента, и для выбора размер-
ных соотношений в таких случаях необходимо решать задачу оптими-
зации. Испытания конденсаторов на кратковременную электрическую
прочность позволяют классифицировать типы пробоя по местам про-
боя и подтверждают модель потери электрической прочности, что поз-
воляет установить связи между параметрами функции распределения
пробивных напряжений и степенью неоднородности поля.
