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接触电阻失效分析及措施
朱榕
苏州航天电器有限公司,江苏苏州
摘要:接触件是电气连接的主要零件,当两接触件接触时必定会产生接触电阻,而接触电阻是衡量接触可靠
性的一项重要指标。文章对接触电阻产生的机理进行了阐述,对接触电阻失效可能的模式进行了分析,并给
出了一定的措施,为接触件设计提供了一定的设计参考
关键词:接触电阻;可靠性;机理分析
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
电接触是电连接的核心部分,对设备与系统的可靠.、/ 式中:为集中电阻,为接触点
性非常重要。著名学者前阿波罗登月飞船的电连接顾问数,为接触正压力,为材料硬度;为材料的电阻率,
儿博士曾多次强调: “没有可靠的电子连接, 号为压力修正系数,一般取号.。在一定的压力下,高
就不可能发展先进的电子学”,足见电接触在科学发展的波峰处首先被压平,使不接触的较低波峰处也产生接
中的重要位置。电连接应具备:接触电阻低、接触稳定触。压力越大,接触的点越多,接触电阻就越小。
可靠、耐环境振动、较长的插拔寿命、较小的插拔力, . 膜层电阻
而接触电阻是电连接的一个基本的、重要的参数。产生机理。当金属导体处于空气中时,表面
接触电阻的产生机理会很快产生一层金属氧化膜, 当氧化膜的厚度足够大
时,金属就成了绝缘体; 当氧化膜较薄,在接触对上加
接触电阻包含有集中电阻和膜层电阻。
上一定的电压下膜层就会被击穿,有电流通过,此时
. 集中电阻
呈现出的一定的电阻称为膜层电阻:/。当接触元
产生机理。由于接触面缩小而导致电流线收
件表面因污染、腐蚀形成的一种导电性很差的物质,也
缩所形成的电阻称为集中电阻。从理论上讲,集中电阻
属于膜层电阻的一部分。
是由金属与金属的微观凸起的微点接触时由于电流线收
数学模型。根据霍姆理论,流过非
缩畸变效应而产生的电阻。当薄膜间达到~定的阀值电
金属膜层的电流是通过隧道效应完成的。当膜层的厚
压,薄膜就会被击穿,成为良好的导体。膜层的存在使
得接触面的电阻成非线性变化,就形成了噪声源,将会度在~ 内,膜层电场强度低于~。/,隧
道电流密度为:’· 咱。· ~,式中:
直接影响电路传输的质量。
为电场强度;为膜层厚度;为接触对电压,’,
数学模型:
’为常数;则可知:了· 为单位面积隧
道电阻率;则膜层电阻为:/;式中为接触面积。
失效形式
图电流流经理想接触面局部截面时的电流路径接触电阻高于规定的数值且较为稳定;接触电阻时
大时小,不稳定;接触电阻异常大近乎绝缘。
影响因素分析
. 接触正压力
影响因素:接触电阻、磨损和寿命、气密性、微振
动腐蚀、机械力、温度和镀层。
图电流流经非理想接触面微观接触点时的电流路径
为确保接触的可靠性,必须保证接触压力达到一定数学模型:
的要求。根据接触理论: 正压力的大小计算公式:
. .
;式中:为正压力;为挠曲量;为材触形式对集中电阻的影响表现在接触点的数目上。面
’
接触的接触点最多,集中电阻/就最小。
料的弹性模量;为悬臂梁宽度;为悬臂梁厚度;为
接触点数与正压力。膜层电阻的影响主要表
悬