热敏电阻作为一种基础电气元器件，在电气集成系统中被广泛使用。经验表明，其电性能参数易受气候试验的影响。本文研究了五种典型气候试验对热敏电阻电性能参数的影响。试验项目包括高温试验、低温试验、快速温变试验、温度循环试验、盐雾试验。同时，研究了两种典型试验序列对其电参数的影响。研究发现，温度循环对热敏电阻标称零功率的影响较小，偏差在5%以内；高温和低温试验对其有一定影响，偏差在10%以内；盐雾和快速温变测试对其有较大影响，偏差大于20%。另外，试验序列2的严酷度远高于序列1的严酷度，对样品产生更大的破坏性。盐雾试验可能会影响样品内部污染等级情况，快速温变试验具有较大的严酷度，其通常应在其他环境试验完成后进行。本文的研究将为标准的制修订，测试工程师的方案合理制定提供一定的参考。

 

引言

 

热敏电阻器（半导体热敏电阻器）的电阻值对温度极为敏感，其电阻值会随温度发生显著变化，具有非线性的伏安曲线。其被广泛应用于各类集成系统中，用于温度测量、温度补偿、过流保护、稳压、时间延迟器等。

 

热敏电阻的工作原理受到封装、制造工艺以及材料纯度等因素的影响。优质的封装材料和工艺可以确保热敏电阻在高温、高湿等恶劣环境下仍能保持稳定的性能。而材料纯度的提高则有助于降低热敏电阻的噪声和漂移，提高测量的准确性和稳定性。因此，研究热敏电阻在不同环境试验测试条件下电参数的衰减具有非常大的意义，可有效促进其正确的使用。

 

环境试验是产品研发过程中不可或缺的一环，尤其在电子、电气、机械等领域，可确保产品在各种环境条件下的可靠性和稳定性。通过对产品典型环境试验耐受性的研究，如高温、低温、恒定湿热等，可有效提高产品寿命周期内，对贮存、运输及使用环境的耐受性。同时，环境试验的顺序也会影响测试的结果，具备不同的严酷度。因此合理安排试验顺序显得尤为重要。在进行环境试验时，合理的顺序安排可以帮助更有效地识别潜在问题并优化试验过程。

 

本文将探讨典型环境试验对热敏电阻电参数的影响，同时研究了两种典型试验序列对其电参数的影响。

 

试验流程

 

本文选用热敏电阻开展测试。每组试验样品数量为10个，挑选七组平行样，样品开展环境测试前均经过了均匀性测试。试验设备为可编程恒温恒湿箱、高低温冲击箱、油槽、 盐雾箱、数字多用表等。采用安捷伦34401A数字万用表在25℃标称环境温度下测试热敏电阻标称零功率电阻值[Zero-Power Resistance]Rn。

 

1.试验要求

 

本文选取了5种典型的气候环境试验和2个不同的组合试验序列，用于研究其对热敏电阻电参数的影响。

 

1.高温试验验证

 

温度试验通常是环境试验的第一步。一般来说首先进行高温和低温测试，可以评估产品在极端温度条件下的性能变化。测试方法参考GB/T 2423.2-2008。温度设定值为85℃，测试时间为 168h。最后，将试验样品在25℃环境下恢复1小时后测量该样品的标称零功率电阻值。

 

2.低温试验验证

 

测试方法参考GB/T 2423.1-2008。温度设定值为-40℃，测试时间为 168h。最后，将试验样品在25℃环境下恢复1小时后测量该样品的标称零功率电阻值。

 

3.温度快速变化试验

 

温度快速变化‌是指温度在短时间内从高温迅速降至低温，或者从低温迅速升至高温的过程。通过模拟极端温度变化来评估产品的耐久性和适应性。试验条件为：QA：－40℃, QB：85℃,高低温下的暴露时间各30min, 高低温转换时间: 2min～3min,循环次数：5次。最后，将试验样品在25℃环境下恢复1小时后测量该样品的标称零功率电阻值。

 

4.稳态湿热试验

 

稳态湿热试验是一种常见的测试方法，其目的是测试样品在高温高湿环境下的耐久性和适应性。试验条件为：40℃、93％RH，测试时间96小时。最后，将试验样品在25℃环境下恢复1小时后测量该样品的标称零功率电阻值。

 

5.盐雾试验

 

盐雾试验通常在完成前面几项试验后进行。此时，产品已在多种环境条件下接受考验，盐雾试验主要用于评估产品在腐蚀性环境中的表现，特别是对于金属材料的防腐蚀能力。本测试采用5%的NaCl溶液，试验箱及盐雾温度为35℃，持续时间为24h。

 

6.气候试验序列

 

开展环境试验时，进行试验的顺序可能很重要。这是因为在进行另一项环境试验之前，由一项环境试验引发的损坏可能变得更明显。本文研制了两种气候试验序列。试验序列1：高温——低温——恒定湿热——高低温冲击——盐雾。试验序列2：高低温冲击——盐雾——恒定湿热——高温——低温。用于研究不同的气候试验顺序对样品电参数的影响。

 

试验结果

 

本章节讨论了五种典型气候试验对热敏电阻电性能参数，即标称零功率电阻值的影响。试验项目包括高温试验、低温试验、快速温变试验、温度循环试验、盐雾试验。同时，研究了两种典型试验序列对其电参数的影响。

 

1.典型气候试验对热敏电阻电性能参数的影响

 

热敏电阻经过不同类型的环境测试后，其标称零功率电阻值变化见表1-表5。其中R0(Ω)为环境试验前的电阻值，R(Ω)为环境试验后的电阻值，△R/R（%）为电阻值的变化率。

 

表1 高温测试对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

表2 低温测试对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

表3 温度变化测试对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

表4 温度循环测试对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

表5 盐雾测试对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

从表1~5可知，典型的气候环境试验均会使热敏电阻的电性能参数产生一定的衰减。研究发现，温度循环对热敏电阻标称零功率的影响较小，偏差在5%以内；高温和低温试验对其有一定影响，偏差在10%以内；盐雾和快速温变测试对其有较大影响，偏差大于20%。温度冲击的严酷度较大，热敏电阻具有较强的温度敏感性，所以该测试将较大的影响其零功率电阻值。而盐雾测试会影响热敏电阻的封装材料，从而影响其元件的电性能。

 

2.不同气候试验序列对热敏电阻电性能参数的影响

 

该章节研究了两种不同的气候试验序列对热敏电阻电性能参数的影响。试验序列1：高温——低温——恒定湿热——高低温冲击——盐雾。试验序列2：高低温冲击——盐雾——恒定湿热——高温——低温。表6-表7为不同测试序列对热敏电阻零功率电阻值的影响。

 

表6 测试序列1对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

表7 测试序列2对热敏电阻零功率电阻值的影响

 

由表6~7可以看出，热敏电阻经过两种不同的测试序列后，其电性能参数均发生一定的衰减。序列2的严酷度高于序列1的严酷度，对样品产生更大的破坏性。环境试验的顺序安排对于确保产品的可靠性和稳定性至关重要。合理的试验顺序不仅能够提高试验的效率，还能更有效地识别和解决潜在问题。在实际操作中，应根据产品的特性和使用环境灵活调整试验顺序，以达到最佳的试验效果。通过科学合理的环境试验顺序，可以为产品的市场投放提供有力保障，确保产品在各种环境条件下的优异表现。实际操作中，为了验证单个项目对样品的影响，我们应将低严酷度的试验如高温、低温优先进行。将高破坏性或对其他测试存在较大影响的项目安排在较后的试验时序，如高低温冲击、盐雾测试。

 

环境试验的顺序安排对于确保产品的可靠性和稳定性至关重要。合理的试验顺序不仅能够提高试验的效率，还能更有效地识别和解决潜在问题。在实际操作中，应根据产品的特性和使用环境灵活调整试验顺序，以达到最佳的试验效果。通过科学合理的环境试验顺序，可以为产品的市场投放提供有力保障，确保产品在各种环境条件下的优异表现。

 

总结

 

本文研究了五种典型气候试验序列对热敏电阻电性能参数的影响。试验项目包括高温试验、低温试验、快速温变试验、温度循环试验、盐雾试验。同时，研究了两种典型试验序列对其电参数的影响。研究发现，温度循环对热敏电阻标称零功率的影响较小，偏差在5%以内；高温和低温试验对其有一定影响，偏差在10%以内；盐雾和快速温变测试对其有较大影响，偏差大于20%。另外，试验序列2的严酷度远高于序列1的严酷度，对样品产生更大的破坏性。盐雾试验可能会影响样品内部污染等级情况，快速温变试验具有较大的严酷度，其通常应在其他环境试验完成后进行。本文的研究将为标准的制修订，测试工程师的方案制定提供一定的参考。

 

引用本文：

 

王婷婷.典型气候试验对热敏电阻电性能参数影响研究[J].环境技术,2024,42(11):49-54.

来源：环境技术核心期刊

关键词： 气候试验 热敏电阻