¿Cómo fallan los componentes?

¿Cómo fallan los componentes?

Las reglas generales con una respuesta por tipo de componente serían valiosas.

Podemos trabajar como comunidad para crear una sola pregunta que contenga información valiosa sobre cómo fallan los componentes.

Interruptores y pulsadores: falta de contacto.

Lo que ha enumerado parece la parte de gravedad de un FMEA (Modo de falla y Análisis de efectos), al menos a nivel de componente. Si bien no es imposible, es un trabajo infernal dar cuenta de cada posible falla de componentes si su diseño tiene, por ejemplo, más de cien componentes. Un componente que falla puede causar una avalancha de otros componentes que fallan. La mayoría de los fracasos no son sutiles.
Experimentará que agregar componentes para hacer frente a otros componentes que fallan solo agrega complejidad; ¡también tendrás que hacer un FMEA para estos componentes!

Un enfoque alternativo, FMEA-sabio, puede ser comenzar desde los sucesos. ¿Qué es el MTTF (tiempo medio de falla)? La mayoría de los componentes son bastante robustos; decenas de miles de POH (horas de encendido) son factibles. (Un componente notablemente más débil es el Al elco, pero incluso hay soluciones). De todos modos, un IC generalmente no es tan corto como eso. Por lo tanto, si bien la falla de los componentes puede ser causada por el envejecimiento, la mayoría de las fallas son causadas por factores externos , como sobretensión en la red o errores del usuario como una conexión incorrecta. Intenta reducir estos riesgos. Los picos de potencia pueden manejarse con diodos de protección contra sobretensiones. La conexión incorrecta se puede evitar mediante el uso de diferentes conectores para que no se puedan cambiar. Codifique los cables de color y use colores coincidentes en los conectores.

En pocas palabras: puede ser más importante saber por qué fallan los componentes que cómo lo hacen.

PCB: grietas en vías

La historia:
mi hermano tenía uno de los primeros reproductores de CD de Philips. Una vez dejó de funcionar, pero cuando lo miré funcionó de nuevo. Esto sucedió algunas veces. Tratando de averiguar las circunstancias cuando sucedió, mi hermano dijo que la última vez que hubo una tormenta eléctrica. Un rayo puede hacer cosas malas a la electrónica, aunque en esos casos el dispositivo no vuelve a funcionar por sí solo.
Un día estaba discutiendo el problema con un colega cuando un gerente de producto escuchó la conversación (estaba trabajando para Philips Audio en ese momento). PM dijo que solo después de mucho buscar encontraron la causa de este problema: el PCB estaba hecho de algún material barato (no recuerdo cuál, podría haber sido FR-2) que tendía a expandirse cuando había mucha humedad en El aire, como durante una tormenta eléctrica. Como consecuencia, las pocas vías en el tablero se abrirían. Cuando el aire se volvió a secar nuevamente, el grosor de la PCB volvió a la normalidad, restaurando las vías. Esa fue una razón por la que no pude encontrar nada. Otra fue que tocar la PCB con la sonda de un multímetro causaba suficiente presión para cerrar las grietas (¡son microgrietas!).
El remedio: soldar un cable en cada vía. Solución de diseño:

Como ya dije en mi otra respuesta, es importante saber por qué las vías se rompen; no es bueno solo saber cómo lo hacen.

MOSFET: Cortocircuito generalmente (con una explosión), que eventualmente conduce a una falla abierta debido a la fusión del dispositivo.

Resistencias: casi siempre circuito abierto

Condensadores (electrolíticos): reducción de la capacitancia, fugas de electrolitos, que eventualmente conducen a circuito abierto

Condensadores (Cerámica): Reducción de la capacitancia: eventualmente no se abre, aunque un sobrevoltaje severo puede conducir a un fallo cerrado (se necesita cita).

LED: atenuación gradual y falla de apertura

Zeners: fallas en corto en el 90% de los casos, pero pueden abrirse debido al sobrecalentamiento extremo (el dispositivo se puede dividir en dos partes).
A veces Zener se vuelve poco resistivo en la región inversa. Cuando esto sucede algo de flujo de corriente antes del voltaje zener.

electr.CAP - corto es posible debido a la deformación => explota.

Circuitos integrados: los cables internos fallan al abrirse, cortocircuitos internos en los diodos de seguridad, cierres de compuerta (pueden no ser fatales), rendimiento degradado debido a la degradación de semiconductores (cuando se trabaja a> 100 ° C), errores suaves debido a la radiación. Los circuitos integrados de alimentación pueden explotar (me golpeó uno) cuando fallaba bajo carga.

Resistencias

Modos de fallo

Las fallas de la resistencia se consideran aperturas eléctricas, cortocircuitos o una variación radical de las especificaciones de la resistencia. Los modos de falla experimentados varían según el tipo de construcción. Una resistencia de composición fija normalmente falla en una configuración abierta cuando se sobrecalienta o sobrecarga debido a golpes o vibraciones.

La humedad excesiva puede causar un aumento de la resistencia. Una resistencia de composición variable puede desgastarse después de un uso extenso, y las partículas desgastadas pueden causar cortocircuitos de alta resistencia. Las resistencias enrolladas pueden experimentar devanados abiertos debido a sobrecalentamiento o tensión, o devanados en cortocircuito debido a la acumulación de suciedad, polvo, ruptura del revestimiento de aislamiento o alta humedad. Las resistencias de película fallan por las mismas razones que el alambre enrollado y la composición, pero también han fallado debido a cambios en las características del material resistivo que resultan en una reducción y un aumento en el valor de la resistencia.

Componentes electrónicos - Resistencias. (1978) Guías técnicas de inspección de la FDA. Recuperado de http://www.fda.gov/iceci/inspections/inspectionguides/inspectiontechnicalguides/ucm072904.htm

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TVS : Fallas en corto en el 90% de los casos, pero pueden abrirse debido al sobrecalentamiento extremo (el dispositivo se puede dividir en dos partes)