da immer mal wieder jemand einen lötkolben in die hand nimmt und seine erste schaltung zusammenbaut, kommt es
auf grund der komplexität der elektronik im allgemeinen und im besonderen zu einer vielzahl von fehlern.
im folgenden, wird auf fehler der bauteile eingegangen und gezeigt, welche fehler auftreten können, wie sie
sich dokumentieren und was die ursache für den ausfall gewesen sein könnte.ob im anschluss eine weiterführung in
richtung fehleranalyse von kompletten schaltungen erfolgt,lasse ich erst einmal offen.für ergänzende hinweise bin ich immer dankbar, auch kann durchaus das eine oder andere diskutiert werden, um möglichst viel zu erfassen und richtig darzustellen.
PS:bitte immer erst alles lesen, sinnlose beiträge sollten unterbleiben, da es als allgemeiner hilfethreat gedacht ist! danke
Fehler von elektronischen Bauelementen und ihre Ursachen
Moderator: T.Hoffmann
widerstände
welche fehler können auftreten?
unterbrechungen
1.überlastung, dabei wird der widerstand zu heiss und das widerstandsmaterial verbrennt an einer stelle, dieser
fehler ist recht häufig als folgefehler von anderen bauteilen oder falsch dimensionierter grösse des widerstandes oder der schaltung anzutreffen. dieser fehler ist oft leicht an einer verfärbung der lackschicht oder bei keramikwiderständen einem verblassen des aufdrucks zu erkennen. dieser fehler ist dauerhaft und lässt sich dadurch meist leicht finden. der fehler tritt plötzlich auf. ein sonderfall ist dabei möglich, durch eine partielle überhitzung, kann es zu einer winzigen defektstelle kommen, in diesem fall ist meist auch nur eine sehr kleine blase oder winziger verbrannter fleck im lack zu sehen.
2.beschädigung der deckschicht, lack oder keramik, dadurch kommt es an den verbindungsstellen zur korrosion, oft gehen dem totalausfall aussetzer voraus. auch ist eine schleichende widerstandsvergrösserung teilweise über jahre möglich. da auch haarrisse schon zu diesem effekt führen können, ist der fehler mitunter schwer zu finden. verdächtige wiederstände können mit kältespray abgekühlt werden um den fehler auszulösen.
3.bei sehr stark belasteten widerständen (im verhältnis zur nennbelastbarkeit), kann es auch ohne äusserlich erkennbaren grund zu einem ausfall kommen,die ursachen sind hier die verschiedenen temperaturkoeffizienten der verwendeten materialien. sonst siehe 2.
4.durch korrosion kann es an den anschlüssen zum abtrennen der anschlussdrähte vom bauteil kommen, dieser fehler ist sehr selten!
wiederstandsvergrösserung:
die ursachen sind unter 2. und 3. schon erläutert, ergänzend kann dazu gesagt werden, dass dieser prozess mitunter über jahrzehnte gehen kann und oft erst nach jahren zu irgendwelchen effekten führt, die dann bemerkt werden, wenn die wertänderung schon weit fortgeschritten ist. in solchen fällen hilft nur systematische fehlersuche.
widerstandsverringerung:
tritt eigentlich nie auf, eigentlich deshalb, weil es einen sehr seltenen ausnahmefall gibt!
durch sehr hohe ströme und spannungen über 20V kann es zum verdampfen von leitfähigem material kommen, durch den durch die stossionisation auftretenden lichtbogen, kommt es dann infolge dessen zu einer metallisierung auch von nichtleitendem material. dieser vorgang ist im allgemeinen durch einen knall begleitet und der ort der
entstehung kann durch die niedergeschlagenen metalldämpfe leicht gefunden werden.
welche fehler können auftreten?
unterbrechungen
1.überlastung, dabei wird der widerstand zu heiss und das widerstandsmaterial verbrennt an einer stelle, dieser
fehler ist recht häufig als folgefehler von anderen bauteilen oder falsch dimensionierter grösse des widerstandes oder der schaltung anzutreffen. dieser fehler ist oft leicht an einer verfärbung der lackschicht oder bei keramikwiderständen einem verblassen des aufdrucks zu erkennen. dieser fehler ist dauerhaft und lässt sich dadurch meist leicht finden. der fehler tritt plötzlich auf. ein sonderfall ist dabei möglich, durch eine partielle überhitzung, kann es zu einer winzigen defektstelle kommen, in diesem fall ist meist auch nur eine sehr kleine blase oder winziger verbrannter fleck im lack zu sehen.
2.beschädigung der deckschicht, lack oder keramik, dadurch kommt es an den verbindungsstellen zur korrosion, oft gehen dem totalausfall aussetzer voraus. auch ist eine schleichende widerstandsvergrösserung teilweise über jahre möglich. da auch haarrisse schon zu diesem effekt führen können, ist der fehler mitunter schwer zu finden. verdächtige wiederstände können mit kältespray abgekühlt werden um den fehler auszulösen.
3.bei sehr stark belasteten widerständen (im verhältnis zur nennbelastbarkeit), kann es auch ohne äusserlich erkennbaren grund zu einem ausfall kommen,die ursachen sind hier die verschiedenen temperaturkoeffizienten der verwendeten materialien. sonst siehe 2.
4.durch korrosion kann es an den anschlüssen zum abtrennen der anschlussdrähte vom bauteil kommen, dieser fehler ist sehr selten!
wiederstandsvergrösserung:
die ursachen sind unter 2. und 3. schon erläutert, ergänzend kann dazu gesagt werden, dass dieser prozess mitunter über jahrzehnte gehen kann und oft erst nach jahren zu irgendwelchen effekten führt, die dann bemerkt werden, wenn die wertänderung schon weit fortgeschritten ist. in solchen fällen hilft nur systematische fehlersuche.
widerstandsverringerung:
tritt eigentlich nie auf, eigentlich deshalb, weil es einen sehr seltenen ausnahmefall gibt!
durch sehr hohe ströme und spannungen über 20V kann es zum verdampfen von leitfähigem material kommen, durch den durch die stossionisation auftretenden lichtbogen, kommt es dann infolge dessen zu einer metallisierung auch von nichtleitendem material. dieser vorgang ist im allgemeinen durch einen knall begleitet und der ort der
entstehung kann durch die niedergeschlagenen metalldämpfe leicht gefunden werden.
Zuletzt geändert von luckylu1 am Di, 19.06.07, 14:14, insgesamt 1-mal geändert.
Al elektrolytkondensatoren
welche fehler können auftreten?
unterbrechungen
unterbrechugen treten recht häufig auf, die ursachen sind meist mechanischer natur, stürze oder vibrationen
sind die häufigsten. besonders gefährdet sind vor allem grosse becherkondensatoren in stehender ausführung, weswegen diese, bei industrieller fertigung, häufig mit klebstoff zusätzlich gesichert werden.
unterscheiden lassen sich diese fehler in 3 gruppen,
1. direkter abriss oder bruch eines anschlusses durch materialermüdung relativ selten
2. dauerhafte unterbrechung einer der beiden anschlüsse von der al-folie mittlere häufigkeit
3. zeitweilige unterbrechung eines anschlusses (wackler) häufig
verringerung der kapazität
ursache für kapazitätsverluste sind
1. austrocknung durch undicht gewordene verkappung, sehr häufig
2. austritt von elektrolyt, ebenfalls durch undicht gewordene verkappung, sehr häufig
erhöhung des reststromes
jeder Al elektrolytkondensator hat einen aufbaubedingten reststrom!
dieser reststrom kann durch folgende ursachen vergrössert werden:
1. lange ungenutzte lagerung, dadurch kann es zum abbau der aluminiumoxidschicht kommen, dieser fehler ist oft reversibel, das heisst, durch das anlegen einer richtig gepolten gleichspannung kann der kondensator wieder
"formiert" werden. nur bei sehr weit abgebauter schicht ist das ohne erfolg. abhängig von der lagerzeit und temperatur, häufig
2. ein in einer schaltung nicht mit gleichspannung, der richtigen polarität beaufschlagter kondensator baut ebenfalls die isolierende aluminiumoxidschicht ab. häufig
3. wechselspannung mit spitzen der falschen polarität baut ebenfalls die oxidschicht ab. selten
jetzt folgt eine auflistung von ursachen, die ebenfalls zu oben genannten fehlern führen können
übertemperatur >>> kapazitätsverringerung
häufiges schnelles umladen >>> übertemperatur
überspannung >>> übertemperatur >>> kurzschluss
wechselspannung >>>übertemperatur
verpolung >>> übertemperatur, kommt fast nur beim zusammenbau vor
gemeinsam haben diese fehler die endresultate, da diese fehler sehr sehr häufig sind und die wirkungen oft zu hohen innendrücken führen, besitzt jeder Al elektrolytkondensator sollbruchstellen. bei sehr schneller
verursachender wirkung kommt es trotzdem zu regelrechten sprengungen der gehäuse, was oft durch einen knall und
unangenehme gerüche auffällt.
dauerhafte kurzschlüsse treten nur sehr selten auf.
welche fehler können auftreten?
unterbrechungen
unterbrechugen treten recht häufig auf, die ursachen sind meist mechanischer natur, stürze oder vibrationen
sind die häufigsten. besonders gefährdet sind vor allem grosse becherkondensatoren in stehender ausführung, weswegen diese, bei industrieller fertigung, häufig mit klebstoff zusätzlich gesichert werden.
unterscheiden lassen sich diese fehler in 3 gruppen,
1. direkter abriss oder bruch eines anschlusses durch materialermüdung relativ selten
2. dauerhafte unterbrechung einer der beiden anschlüsse von der al-folie mittlere häufigkeit
3. zeitweilige unterbrechung eines anschlusses (wackler) häufig
verringerung der kapazität
ursache für kapazitätsverluste sind
1. austrocknung durch undicht gewordene verkappung, sehr häufig
2. austritt von elektrolyt, ebenfalls durch undicht gewordene verkappung, sehr häufig
erhöhung des reststromes
jeder Al elektrolytkondensator hat einen aufbaubedingten reststrom!
dieser reststrom kann durch folgende ursachen vergrössert werden:
1. lange ungenutzte lagerung, dadurch kann es zum abbau der aluminiumoxidschicht kommen, dieser fehler ist oft reversibel, das heisst, durch das anlegen einer richtig gepolten gleichspannung kann der kondensator wieder
"formiert" werden. nur bei sehr weit abgebauter schicht ist das ohne erfolg. abhängig von der lagerzeit und temperatur, häufig
2. ein in einer schaltung nicht mit gleichspannung, der richtigen polarität beaufschlagter kondensator baut ebenfalls die isolierende aluminiumoxidschicht ab. häufig
3. wechselspannung mit spitzen der falschen polarität baut ebenfalls die oxidschicht ab. selten
jetzt folgt eine auflistung von ursachen, die ebenfalls zu oben genannten fehlern führen können
übertemperatur >>> kapazitätsverringerung
häufiges schnelles umladen >>> übertemperatur
überspannung >>> übertemperatur >>> kurzschluss
wechselspannung >>>übertemperatur
verpolung >>> übertemperatur, kommt fast nur beim zusammenbau vor
gemeinsam haben diese fehler die endresultate, da diese fehler sehr sehr häufig sind und die wirkungen oft zu hohen innendrücken führen, besitzt jeder Al elektrolytkondensator sollbruchstellen. bei sehr schneller
verursachender wirkung kommt es trotzdem zu regelrechten sprengungen der gehäuse, was oft durch einen knall und
unangenehme gerüche auffällt.
dauerhafte kurzschlüsse treten nur sehr selten auf.
Zuletzt geändert von luckylu1 am Sa, 28.07.07, 08:56, insgesamt 1-mal geändert.
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C.Hoffmann
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Gehört nicht in "Einheiten und Definitionen". Wurde daher verschoben.
Tantal Elektrolytkondensatoren
da der elektrolyt fest ist, können viele für Al elektrolytkondensatoren genannte fehler nicht auftreten.
aus meinen erfahrungen, kann ich nur schlussfolgern, das tantalkondensatoren wesentlich zuverlässiger sind als
typen mit nassem elektrolytem. die einzigen mir in der praxis begegneten fehler sind sprengungen des gehäuses,
diese konnten in eigentlich allen fällen auf eine überspannung zurückgeführt werden.
erfahrungen anderer, die davon abweichen, wären somit sehr interessant.
wird fortgesetzt
da der elektrolyt fest ist, können viele für Al elektrolytkondensatoren genannte fehler nicht auftreten.
aus meinen erfahrungen, kann ich nur schlussfolgern, das tantalkondensatoren wesentlich zuverlässiger sind als
typen mit nassem elektrolytem. die einzigen mir in der praxis begegneten fehler sind sprengungen des gehäuses,
diese konnten in eigentlich allen fällen auf eine überspannung zurückgeführt werden.
erfahrungen anderer, die davon abweichen, wären somit sehr interessant.
wird fortgesetzt
Es gibt wirklich eine Sache die jede art von Elektronik vollkommen vernichten kann, METALLER !luckylu1 hat geschrieben: erfahrungen anderer, die davon abweichen, wären somit sehr interessant.
Meinen Erfahrungen nach ist die Hauptursache für defekte Geräte das einer von denen ein möglichst
empfindliches und teures Gerät (die billigen fallen nie, nie, niemals runter) fallen gelassen hat.
Und wenn die Täglich stundenlang mit irgendeinem billigen Gerät rumlaufen, über Jahre,
das fällt nicht runter, da geht nix kaputt.
Aber der 50 kg schwere Iduktionserhitzer (für Kugellager) der auf einem Tisch steht,
der rutscht denen einfach mal so aus der Hand und fällt auf den Boden
Das Ding wurde nur wenige Tage alt
Hi!
Zu den Tantalkondensatoren: Tantals sind sehr empfindlich was Stromrippel anbelangt deshalb muss man bei deren Verwendung immer auch den Frequenzbereich sowei den maximal erlaubten Stromrippel beachten. Leider steht der meistens nicht im Datenblatt sondern muss mittels einiger Formeln berechnet werden. Von Kemet gibt es hierzu auf deren HP eine gute Appnote. Weiters ist auch zu beachten, dass Tantals in Schaltreglern wegen ihrer Struktur nur bis zu etwa der Hälfte der Nennspannung betrieben werden sollte. Der Grund liegt darin, dass Risse im Elektrolyt welche zu Leckströmen führen immer vorhanden sind und vor allem auch beim löten entstehen. Wird nun ein großer Spannungs, respektive Stromrippel angelegt, entstehen an den Stellen wo die Leckströme sehr hoch sind Hotspots, welche dazu führen können, dass der Tantal regelrecht explodiert, je nach größe des Stromes. Der Tantal hat allerdings die Eigenschaft diese Stellen selbst zu heilen, dass heisst durch anlegen eines niedrigen Gleichstromes werden diese Risse geschlossen. Ein Tantal wird somit im Betrieb eigentlich immer besser und die Leckströme nehmen ab. Nach dem Löten sollte man also Tantals mit einem Widerstand bis zu deren Nenspannung aufladen (für etwa 1 Sekunde). Damit gibt man dem Tantal Zeit sich selbst zu heilen. Bei uns wurde das in der Fabrikation nicht beachtet. Prompt kam es bei einigen neuen Geräten zu Ausfällen aufgrund der Tantalkondensatoren. Es gibt mittlerweile auch schon neue Elektrolyte, welche besser für Anwendungen wie Schaltregler geeignet sind nur haben sie den Haken, dass sie etwas teurer sind. Diese Typen können zT auch bis zur Nennspannung betrieben werden, was gleichbedeutend einer Verkleinerung des Gehäuses bei selber Kapazität ist. Weitere Infos gibt es auch hier wieder bei Kemet.
Grund wieso ich hier nur Kemet(Epcos wurde von Kemet gekauft) erwähne ist, dass ich deren Unterlagen habe und weil sie sehr weit verbreitet sind.
Grüße
Fasti
Zu den Tantalkondensatoren: Tantals sind sehr empfindlich was Stromrippel anbelangt deshalb muss man bei deren Verwendung immer auch den Frequenzbereich sowei den maximal erlaubten Stromrippel beachten. Leider steht der meistens nicht im Datenblatt sondern muss mittels einiger Formeln berechnet werden. Von Kemet gibt es hierzu auf deren HP eine gute Appnote. Weiters ist auch zu beachten, dass Tantals in Schaltreglern wegen ihrer Struktur nur bis zu etwa der Hälfte der Nennspannung betrieben werden sollte. Der Grund liegt darin, dass Risse im Elektrolyt welche zu Leckströmen führen immer vorhanden sind und vor allem auch beim löten entstehen. Wird nun ein großer Spannungs, respektive Stromrippel angelegt, entstehen an den Stellen wo die Leckströme sehr hoch sind Hotspots, welche dazu führen können, dass der Tantal regelrecht explodiert, je nach größe des Stromes. Der Tantal hat allerdings die Eigenschaft diese Stellen selbst zu heilen, dass heisst durch anlegen eines niedrigen Gleichstromes werden diese Risse geschlossen. Ein Tantal wird somit im Betrieb eigentlich immer besser und die Leckströme nehmen ab. Nach dem Löten sollte man also Tantals mit einem Widerstand bis zu deren Nenspannung aufladen (für etwa 1 Sekunde). Damit gibt man dem Tantal Zeit sich selbst zu heilen. Bei uns wurde das in der Fabrikation nicht beachtet. Prompt kam es bei einigen neuen Geräten zu Ausfällen aufgrund der Tantalkondensatoren. Es gibt mittlerweile auch schon neue Elektrolyte, welche besser für Anwendungen wie Schaltregler geeignet sind nur haben sie den Haken, dass sie etwas teurer sind. Diese Typen können zT auch bis zur Nennspannung betrieben werden, was gleichbedeutend einer Verkleinerung des Gehäuses bei selber Kapazität ist. Weitere Infos gibt es auch hier wieder bei Kemet.
Grund wieso ich hier nur Kemet(Epcos wurde von Kemet gekauft) erwähne ist, dass ich deren Unterlagen habe und weil sie sehr weit verbreitet sind.
Grüße
Fasti
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Cyberbroker
- Mega-User
- Beiträge: 197
- Registriert: Mo, 21.08.06, 19:51
ich würde mich da anbieten das ganze eventuel in ein PDF zu fassen, vllt. noch Bilder dazu
falls da iwi intresse dran bestehn sollte^^
MfG
falls da iwi intresse dran bestehn sollte^^
MfG
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Mirfaelltkeinerein
- Ultra-User
- Beiträge: 748
- Registriert: Mi, 25.10.06, 17:52
- Wohnort: Südwesten
Zu Tantalkondensatoren:
Tantalkondensatoren reagieren extrem empfindlich auf eine Verpolung. Währen ein Al-Elektrolytkondensator eine Verpolung meistens eine kurze Zeit aushält, geht ein Tantalkondensator nahezu sofort kaputt (sprich: er explodiert). Zumindest ist das meine (leidvolle) Erfahrung.
Tantalkondensatoren reagieren extrem empfindlich auf eine Verpolung. Währen ein Al-Elektrolytkondensator eine Verpolung meistens eine kurze Zeit aushält, geht ein Tantalkondensator nahezu sofort kaputt (sprich: er explodiert). Zumindest ist das meine (leidvolle) Erfahrung.