Фактори, що визначають побудову електронних засобів
До основних факторів зовнішнього середовища, яке впливає на РЕА, можна віднести:
температуру,
вологість,
тиск,
пил, пісок,
фонові випромінювання, включаючи сонячну радіацію,
біологічне середовище.
Вплив цих чинників може бути значним, особливо, якщо вони виявляються спільно. За ступенем впливу цих факторів на РЕА розрізняють наступні групи умов експлуатації:
Л - легкі (t o »+20 o C, вологість £ 80%, р» 760 мм рт. Ст., Немає впливу пилу, піску, випромінювань і біологічного середовища); вони характерні для закритих, опалювальних і вентильованих приміщень.
З-середнє (t o =- 50 ¸ +70 o C, вологість періодами досягає 98%, дія пилу, піску, біологічного середовища); вони характерні для наземної, польовий і пересувної апаратури.
Ж - жорсткі (t o =- 80 ¸ +100 o C, вологість £ 98%, тиск до 5 мм рт. Ст., Дія пилу, піску, фонового випромінювання середовища середнього рівня); вони характерні для авіаційної РЕА. -
ОЖ - особливо жорсткі (t o =- 100 ¸ +250 o C, вологість до 100%, тиск до 5 * 10 -6 мм рт. Ст., Вплив сильних фонових випромінювань, пилу, піску); вони характерні для ракетної РЕА.
Крім галузевих стандартів кліматичні впливи визначаються відповідно до ГОСТ 15150-69 - «Машини, прилади та інші технічні вироби. Виконання для різних кліматичних районів ». Згідно цього ГОСТ вся поверхня Землі розбивається на 6 кліматичних регіонів:
У - помірний клімат;
ХЛ - холодний клімат;
ТБ - вологий тропічний клімат;
ТЗ - сухий тропічний клімат;
М - помірний холодний морський клімат;
ТМ - тропічний морський клімат.
Крім цього, даний ГОСТ встановлює також категорії РЕА в залежності від розміщення:
1 категорія - РЕА, що експлуатується на відкритому повітрі.
2 категорія - РЕА, експлуатована під навісом;
3 категорія - РЕА, що експлуатується в закритому приміщенні з природною вентиляцією (без штучно регульованих кліматичних умов), але при суттєвому зменшенні впливу сонячної радіації, вітру, роси, коливань температури і вологості.
4 категорія - РЕА, що розміщується в закритих наземних і підземних приміщеннях зі штучно регульованими кліматичними умовами навколишнього середовища;
5 категорія - РЕА, що експлуатується в неопалюваних і не вентильованих приміщеннях, в яких може бути волога при її часткового конденсування.
Оскільки діапазон робочих температур може для різних груп становитиме:
-55 ¸ +55 ° С; -65 ¸ +85 ° С; -65 ¸ +125 ° С;
-65 ¸ +200 ° С; -65 ¸ +350 ° С; -65 ¸ +500 ° С;
то місцеві перегріви можуть у багато перевершувати ці зазначені температури, а отже, без додаткових заходів, що зменшують ці температури, і без аналізу впливу цих факторів на роботу елементів, немислимо створити працездатну і надійну апаратуру. Вплив температури на параметри елементів і властивості матеріалів РЕУ проявляється наступним чином:
1) при низьких температурах:
- Електролітичні конденсатори замерзають і перестають працювати,
- Акумуляторні батареї розряджаються,
- Віск і захисні компаунди твердіють і розтріскуються,
- Гумові амортизатори втрачають свою еластичність і перестають працювати,
- В механічних підвішених вузлах спостерігається замерзання мастила,
- В реле спостерігається злипання контактів,
- У штепсельних роз'ємах через різні ТКЛР пластмаси та металу відбувається порушення контактів,
- Зменшуються підсилювальні властивості транзисторів.
2) при підвищених температурах:
- Відбувається зміна люфтів і натягов, для ряду елементів можуть виникнути небажані деформації і викривлення (наприклад, на бобінах високої частоти і конденсаторах змінної ємності),
- Деякі опору і ємності конденсаторів постійної ємності можуть змінювати свої значення на величини, які набагато перевищують робочий розкид,
- Провідність напівпровідників різко зростає, а саме діоди і транзистори змінюють розрахункові дані для своїх параметрів, особливо b, h 11 і J ко - для транзисторів і R обр - для діодів, що може призвести до втрати працездатності схем на цих елементах,
- Ряд матеріалів (наприклад, термопластичних пластиків і компаундів) піддається неприпустимим розм'якшення, і починають текти і т.д. і т.п.
Вплив підвищеної вологості проявляються в наступному:
збільшується діелектрична проникність ізоляційних матеріалів;
знижується їх питомий поверхневий опір;
зменшується електрична проникність повітряних зазорів;
відбуваються побічні фізико-хімічні процеси в діелектриках і металах.
Ці причини викликають небажані зміни ємності конденсаторів, зменшення опору ізоляції, іскріння, пробою, розбухання й відшаровування діелектриків, корозію металів, появі цвілі усередині апаратури.
При малій величині вологості спостерігається висихання діелектриків та їх розтріскування.
Найбільш стійкими до дії вологи з діелектриків є фторопласт, полістирол, поліетилен; менш стійки - термопластики, кераміка і сильно схильними є папір, тканини, гетинакс, текстоліт і ін З металів найменше схильні до корозії свинець, алюміній, дещо більше - мідь, нікель і дуже сильно залізо. Проникнення корозії вглиб металу характеризуються наступними цифрами (в мкм / рік): Pb - 4, Al - 8, Cu -12, Ni - 32, Fe -200. Ці дані справедливі для хімічно чистих металів. У реальних конструкціях використовуються технічні метали, швидкість корозії у яких ще вище за рахунок включення різних домішок. Швидкість корозії металів залежить від величини відносної вологості (рис.1), а також від температури і складу газу навколишнього середовища. Плівки сплавів, що утворюються на металах, є хорошими захисними засобами від корозії, особливо, плівки окислів алюмінію та титану (Al 2 O 3, Tio 2). При конструюванні РЕА слід також враховувати т.зв. «Контактну корозію» - корозію, що виникає за рахунок різниці електрохімічних потенціалів металів. У табл. 1 для деяких металів приведені значення електрохімічного потенціалу.
Таблиця 1
Метал | Mg | Al | Zn | Cr | Fe | Ni | Pb | Cu |