无源元件的温度坚固性需要自己的角度

 对于有源和无源设备，热冲击的负面影响都可能与在扩展温度下的稳态操作一样有害。

确保系统的坚固性和长期可靠性需要解决多个挑战。不利地影响长期性能的因素包括极端温度，振动，机械应力，静电放电（ESD），甚至是恶劣和腐蚀性的气氛。

当然，几乎每个电路工程师都熟悉温度问题，这是需要解决的*一个问题。在大多数情况下，有电，有散热，则有可能产生热量和温度升高。工程师必须应对这种不可避免的情况带来的后果，因为这种情况经常被列为重要的设计约束。

设计人员关注的层次结构通常始于有源设备性能的变化。即使MOSFET或IGBT的温度额定值足够高，由于众所周知的诸如漏电流之类的因素变化，器件参数也会发生巨大变化。因此，首先要确保组件不仅位于其安全操作区域（SOA）内，而且还具有所需的性能。在某些情况下，需要额外的温度补偿电路或使用具有补偿温度特性的组件，以将电路性能保持在范围之内。

在使用有源器件之后，该检查无源组件了。与半导体相比，与温度相关的漂移往往不那么剧烈。由于贴片电阻（或电感或电容）的温度系数，基本的RLC组件（电阻器，电感器和电容器）的规格发生了众所周知的变化，比有源器件中发生的变化更容易评估。此外，用于无源器件的原材料具有相当高的温度阈值，这使得它们的物理实现比半导体的挑战更为艰巨。（当然，“湿式”电容器是另一回事，因为其基本化学性质受到不利影响。）

电阻器自己解决问题

在某些方面，由于电阻自身发热，RLC三重奏中麻烦的组件是电阻器。这是其抗性功能的自我诱导和不可避免的结果。相反，电容器和电感器的任何自发热都是由于它们的“缺陷”（电感器绕组的直流电阻或电容器的等效串联电阻）引起的，而不是其主要作用。这意味着它们的主要热源是环境的，而不是自感应的。

使用可以承受更高温度的无源设备可能似乎不会引起与温度相关的坚固性问题。但是，事实并非如此。仍然存在难以评估的热冲击问题，该问题会导致细微的裂缝和裂纹扩展。这些可能会出现在组件内部或其引线处，即存在材料间匹配或接合的任何位置。

将高温，热冲击和振动的坚固性整合到诸如电阻器之类的“简单”无源组件中需要进行复杂的设计和制造，如TT Electronics的WDBR系列使用钢质基底所示。

热冲击的影响由于使用该组件的电路的开/关循环而大大加剧，这在汽车应用中很常见（车规电阻）。结果是由于材料的反复膨胀/收缩（特别是当它们具有不同的膨胀系数时）导致的热诱导应力断裂。这就是为什么不受这种循环影响的气密玻璃陶瓷密封件的开发是1900年代初期重大材料进步的原因。

与单独模拟较高温度对有源或无源组件性能的影响不同，对热冲击的后果进行建模非常困难。这是因为它通常需要在各种测试方案下确定材料和组合的属性。另外，循环会导致材料关键参数的长期性变化。

设计人员的选项跨度操作顺序到BOM选择

设计师可以使用哪些选项？在某些情况下，系统故意加电或未完*关闭，以限制热冲击。（显然，这种方法效率低下，并且在严格的能源要求下通常不再允许。）例如，大功率真空管通常保持“温暖”，而剧院聚光灯（在大多数情况下仍为白炽灯）被削减至约10-不使用时为满功率的20％。

更好的选择是使用更智能的电源控制器，该控制器缓慢打开（有时关闭）电源。实际上，现在大多数现场影院中使用的自动照明控件都经过编程，可以在脚本要求在提示点处完*照明之前缓慢打开灯。

另一种选择是使用专门设计用于承受热冲击和振动的无源器件。例如，TT Electronics的WDBR系列电阻器（12至150Ω）的目标应用是混合动力和电动汽车中的电流检测，动态制动以及充电/放电电流限制等应用。这些电阻器使用钢而不是陶瓷作为基材，并在其上印刷并烧制了厚膜导体和电阻器图案，并且整个电阻器均受到高温上釉的保护。

尽管如此，事实仍然是，热冲击的影响是许多变量的函数。其中包括一些因素，包括标称温度，高温/低温偏移，热质量，特定材料及其温度系数，不同材料之间的配合或结合以及相关的振动量。

实际上，直到20世纪中叶飞机升空到更稀薄，更冷的空气中之前，人们对环境温度，热冲击和振动的相互影响了解得很少。金属疲劳是1951年詹姆斯·斯图尔特（James Stewart）和玛琳·迪特里希（Marlene Dietrich）主演的戏剧性电影《天空中没有高速公路》的主题，斯图尔特饰演一位航空航天工程师，他发现了为什么这些新飞机坠毁。从那时起，我们在要求和满足要求方面都走了很长一段路。现在，有AEC-Q200，这是针对汽车应用的标准化“无源元件的压力测试资格”。