電子元器件在使用過程中，常常會出現失效。失效就意味著電路可能出現故障，從而影響裝置的正常工作。這裡分析了常見元器件的失效原因和常見故障。
電子裝置中大部分故障，究其最終原因都是由於電子元器件失效引起的。如果熟悉了元器件的失效原因，及時定位到元器件的故障原因，就能及時排除故障，讓裝置正常執行。
溫度導致失效：元件失效的重要因素之一就是環境溫度對元器件的影響。
溫度變化對半導體器件的影響：
由於P-N結的正向壓降受溫度的影響較大，所以用P-N為基本單元構成的雙極型半導體邏輯元件（TTL、HTL等積體電路）的電壓傳輸特性和抗干擾度也與溫度有密切的關係。當溫度升高時，P-N結的正向壓降減小，其開門和關門電平都將減小，這就使得元件的低電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而變小；高電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而增大，造成輸出電平偏移、波形失真、穩態失調，甚至熱擊穿。
構成雙極型半導體器件的基本單元P-N結對溫度的變化很敏感，當P-N結反向偏置時，由少數載流子形成的反向漏電流受溫度的變化影響，其關係為：
式中：
ICQ：溫度T0C時的反向漏電流
ICQR：溫度TR℃時的反向漏電流
T-TR：溫度變化的絕對值
由上式可以看出，溫度每升高10℃，ICQ將增加一倍。這將造成電晶體放大器的工作點發生漂移、電晶體電流放大係數發生變化、特性曲線發生變化，動態範圍變小。
溫度與允許功耗的關係如下：
式中：
PCM：最大允許功耗
Ta：使用環境溫度
Tj：電晶體的結溫度
Rja：結與環境之間的熱阻
由上式可以看出，溫度的升高將使電晶體的最大允許功耗下降。
溫度變化對電阻的影響：
對於電阻溫度變化的影響主要是在溫度升高的時候。溫度升高會引起例如，電阻的熱噪聲增加，阻值偏離標稱值，允許耗散機率下降等。打比方說，RXT系列的碳膜電阻在溫度升高到100℃時，允許的耗散機率僅為標稱值的20%。
電阻的這一特性並不是只有壞處，比如，經過特殊設計的電阻：PTC（正溫度係數熱敏電阻）和NTC（負溫度係數熱敏電阻），它們的阻值受溫度的影響很大，可以作為感測器。對於PTC，當其溫度升高到某一閾值時，其電阻值會急劇增大。利用這一特性，可將其用在電路板的過流保護電路中，當由於某種故障造成透過它的電流增加到其閾值電流後，PTC的溫度急劇升高，同時，其電阻值變大，限制透過它的電流，達到對電路的保護。而故障排除後，透過它的電流減小，PTC的溫度恢復正常，同時，其電阻值也恢復到其正常值。對於NTC，它的特點是其電阻值隨溫度的升高而減小。
溫度變化對電容的影響：
溫度變化將引起電容的到介質損耗變化，從而影響其使用壽命。溫度每升高10℃時，電容器的壽命就降低50%，同時還引起阻容時間常數變化，甚至發生因介質損耗過大而熱擊穿的情況。
溼度導致失效：元件失效的重要因素之一就是環境溼度對元器件的影響。
溼度過高，當含有酸鹼性的灰塵落到電路板上時，將腐蝕元器件的焊點與接線處，造成焊點脫落，接頭斷裂。溼度過高也是引起漏電耦合的主要原因。而溼度過低又容易產生靜電，所以環境的溼度應控制在合理的水平。
過高電壓導致失效：元件失效的重要因素之一就是過高電壓對元器件的影響。
保證元器件正常工作的重要條件是施加在元器件上的電壓要保證穩定性。過高的電壓輕則會造成元器件的熱損耗增加，重則會造成元器件的電擊穿。就拿電容器來說，其失效率正比於施加在電容兩端電壓的5次冪。對於積體電路來說，超過其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。
電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值，超過該允許值，器件存在失效風險。主動元件和被動元件失效的表現形式稍有差別，但也都有電壓允許上限。電晶體元件都有耐壓值，超過耐壓值會對元件有損傷，比如超過二極體、電容等，電壓超過元件的耐壓值會導致它們擊穿，如果能量很大會導致熱擊穿，元件會報廢。
振動、衝擊導致失效：元件失效的重要因素之一就是振動、衝擊對元器件的影響。
機械振動與衝擊會使一些內部有缺陷的元件加速失效，造成災難性故障，機械振動還會使焊點、壓線點發生鬆動，導致接觸不良；若振動導致導線不應有的接觸，會產生一些意象不到的後果。
可能引起的故障模式，及失效分析：
電阻失效分析：
電阻器電位器失效機理視型別不同而不同。非線形電阻器和電位器主要失效模式為開路、阻值漂移、引線機械損傷和接觸損壞；線繞電阻器和電位器主要失效模式為開路、引線機械損傷和接觸損壞。主要有以下四類：
●碳膜電阻器。引線斷裂、基體缺陷、膜層均勻性差、膜層刻槽缺陷、膜材料與引線端接觸不良、膜與基體汙染等。
●金屬膜電阻器。電阻膜不均勻、電阻膜破裂、引線不牢、電阻膜分解、銀遷移、電阻膜氧化物還原、靜電荷作用、引線斷裂、電暈放電等。
●線繞電阻器。接觸不良、電流腐蝕、引線不牢、線材絕緣不好、焊點熔解等。
●可變電阻器。接觸不良、焊接不良、接觸**破裂或引線脫落、雜質汙染、環氧膠不好、軸傾斜等。
電阻容易產生變質和開路故障。電阻變質後往往是阻值變大的漂移。電阻一般不進行修理，而直接更換新電阻。線繞電阻當電阻絲燒斷時，某些情況下可將燒斷處理重新焊接後使用。
電阻變質多是由於散熱不良，過分潮溼或製造時產生缺陷等原因造成的，而燒壞則是因電路不正常，如短路、過載等原因所引起。電阻燒壞常見有兩種現象，一種是電流過大使電阻發熱引起電阻燒壞，此時電阻表面可見焦糊狀，很易發現。另一種情況是由於瞬間高壓加到電阻上引起電阻開路或阻值變大，這種情況，電阻表面一般沒有明顯改變，在高壓電路經常可發現這種故障現象的電阻。
可變電阻器或電位器主要有線繞和非線繞兩種。它們共同的失效模式有：引數漂移、開路、短路、接觸不良、動噪聲大，機械損傷等。但是實際資料表明：實驗室試驗與現場使用之間主要的失效模式差異較大，實驗室故障以引數漂移居多，而現場以接觸不良、開路居多。
電位器接觸不良的故障，在現場使用中普遍存在。如在電信裝置中達9 0 % ，在電視機中約佔8 7 %，故接觸不良對電位器是致命的薄弱環節。造成接觸不良的主要原因如下：
●接觸壓力太小、**應力鬆弛、滑動接點偏離軌道或導電層、機械裝配不當，又或很大的機械負荷（如碰撞、跌落等）導致接觸**變形等。
●導電層或接觸軌道因氧化、汙染，而在接觸處形成各種不導電的膜層。
●導電層或電阻合金線磨損或燒燬，致使滑動點接觸不良。
電位器開路失效主要是由區域性過熱或機械損傷造成的。例如，電位器的導電層或電阻合金線氧化、腐蝕、汙染或者由於工藝不當（如繞線不均勻，導電膜層厚薄不均勻等）所引起的過負荷，產生區域性過熱，使電位器燒壞而開路；滑動觸點表面不光滑，接觸壓力又過大，將使繞線嚴重磨損而斷開，導致開路；電位器選擇與使用不當，或電子裝置的故障危及電位器，使其處於過負荷或在較大的負荷下工作。這些都將加速電位器的損傷。
電容失效分析：
電容器常見的故障現象主要有擊穿、開路、電引數退化、電解液洩漏及機械損壞等。導致這些故障的主要原因如下：
●擊穿。介質中存在疵點、缺陷、雜質或導電離子；介質材料的老化；電介質的電化學擊穿；在高溼度或低氣壓環境下極間邊緣飛弧；在機械應力作用下電介質瞬時短路；金屬離子遷移形成導電溝道或邊緣飛弧放電；介質材料內部氣隙擊穿造成介質電擊穿；介質在製造過程中機械損傷；介質材料分子結構的改變以及外加電壓高於額定值等。
●開路。擊穿引起電極和引線絕緣；電解電容器陽極引出箔被腐蝕斷（或機械折斷）；引出線與電極接觸點氧化層而造成低電平開路；引出線與電極接觸不良或絕緣；電解電容器陽極引出金屬箔因腐蝕而導致開路；工作電解質的乾涸或凍結；在機械應力作用下電解質和電介質之間的瞬時開路等。
●電引數退化。潮溼與電介質老化與熱分解；電極材料的金屬離子遷移；殘餘應力存在和變化；表面汙染；材料的金屬化電極的自愈效應；工作電解質的揮發和變稠；電極的電解腐蝕或化學腐蝕；引線和電極接觸電阻增加；雜質和有害離子的影響。
由於實際電容器是在工作應力和環境應力的綜合作用下工作的，因而會產生一種或幾種失效模式和失效機理，還會有一種失效模式導致另外失效模式或失效機理的發生。例如，溫度應力既可以促使表面氧化、加快老化的影響程度、加速電引數退化，又會促使電場強度下降，加速介質擊穿的早日到來，而且這些應力的影響程度還是時間的函式。因此，電容器的失效機理與產品的型別、材料的種類、結構的差異、製造工藝及環境條件、工作應力等諸因素等有密切關係。
電容器出現擊穿故障非常容易發現，但對於有多個元件並聯的情況，要確定具體的故障元件卻較為困難。電容器開路故障的確定可透過將相同型號和容量的電容與被檢測電容並聯，觀察電路功能是否恢復來實現。電容電引數變化的檢查較為麻煩，一般可按照下面方法進行。
首先應將電容器的其中一條引線從電路板上燙下來，以避免周圍元件的影響。其次根據電容器的不同情況用不同的方法進行檢查。
●電解電容器的檢查。將萬用表置於電阻擋，量程視被測電解電容的容量及耐壓大小而定。測量容量小、耐壓高的電解電容，量程應位於R ×10kW 擋；測量容量大、耐壓低的電解電容，量程應位於R × 1 k W 擋。觀察充電電流的大小、放電時間長短（錶針退回的速度）及錶針最後指示的阻值。
電解電容器質量好壞的鑑別方法如下：
充電電流大，錶針上升速度快，放電時間長，錶針的退回速度慢，說明容量足。
充電電流小，錶針上升速度慢，放電時間短，錶針的退回速度快，說明容量小、質量差。
充電電流為零，錶針不動，說明電解電容器已經失效。
放電到最後，錶針退回到終了時指示的阻值大，說明絕緣效能好，漏電小。
放電到最後，錶針退回到終了時指示的阻值小，說明絕緣效能差，漏電嚴重。
●容量為1mF 以上的一般電容器檢查。可用萬用表電阻擋（R × 1 0 k W）同極性多次測量法來檢查漏電程度及是否擊穿。將萬用表的兩根表筆與被測電容的兩根引線碰一下，觀察錶針是否有輕微的擺動。對容量大的電容，錶針擺動明顯；對容量小的電容，錶針擺動不明顯。緊接著用表筆再次、三次、四次碰電容器的引線（表筆不對調），每碰一次都要觀察針是否有輕微的擺動。如從第二次起每碰一次錶針都擺動一下，則說明此電容器有漏電。如接連幾次碰時錶針均不動，則說明電容器是好的。如果第一次相碰時錶針就擺到終點，則說明電容器已經被擊穿。另外，對於容量為1mF~20mF的電容器，有的數字萬用表可以測量。
●容量為1 mF 以下的電容器檢查。可以使用數字萬用表的電容測量擋較為準確地測得電容器的實際數值。若沒有帶電容測量功能的數字萬用表，只能用歐姆擋檢查它是否擊穿短路。用好的相同容量的電容器與被懷疑的電容器並聯，檢查它是否開路。
●電容器引數的精確測量。單個電容器容量的精確測量可使用LCR 電橋，耐壓值的測量可採用電晶體特性測試儀。
電感和變壓器類失效分析：
此類元件包括電感、變壓器、振盪線圈、濾波線圈等。其故障多由於外界原因所引起的，例如，當負載短路時，由於流過線圈的電流超過額定值，變壓器溫度升高，造成線圈短路、斷路或絕緣擊穿。當通風不良、溫度過高或受潮時，亦會產生漏電或絕緣擊穿的現象。
對於變壓器的故障現象及原因，常見的有以下幾種：當變壓器接通電源後，若鐵心發出嗡嗡的響聲，則故障原因可能是鐵心未夾緊或變壓器負載過重；發熱高、冒煙、有焦味或保險絲燒斷，則可能是線圈短路或負載過重。
電感和變壓器類元件的故障檢查一般採用如下方法：
●直流電阻測量法。用萬用表的電阻擋測電感類的元件的好壞。測天線線圈、振盪線圈時，量程應置於最小電阻擋（如R × 1 W 擋）；測中周及輸出輸入變壓器時，量程應放在低阻擋（R × 10W或R × 1 0 0 W 擋），測得的阻值與維修資料或日常積累的經驗資料相對照，如果很接近則表示被測元件是正常的；如果阻值比經驗資料小許多，表明線圈有區域性短路；如果錶針指示值為零，則說明線圈短路。應該注意的是，振盪線圈、天線線圈及中周的次級電阻很小，只有零點幾歐姆，讀數時尤其要仔細，不要誤判斷為短路。用高阻擋（R ×10kW）測量初級線圈與次級線圈之間的電阻時，應該是無窮大。如果初級、次級之間有一定的電阻值，則表示初級、次級之間有漏電。
●通電檢查法。對電源變壓器可以透過通電檢查，看次級電壓是否下降，如果次級電壓則懷疑次級（或初級）有區域性短路。當通電後出現變壓器迅速發燙或有燒焦味、冒煙等現象，則可判斷變壓器肯定有區域性短路。
●儀器檢查法。可以使用高頻率Q 表來測量電感量及其Q 值，也可以用電感短路儀來判斷低頻率線圈的區域性短路現象。用兆歐表則可以測量電源變壓器初、次級之間的絕緣電阻。若發現變壓器有漏電現象則可能是絕緣不良或受潮所引起的，此時可將變壓器拆下來去潮烘乾。另外，調壓變壓器的各種碳刷或銅刷，在維護和所用不當的情況下極容易磨損，其碎片和積炭往往因短路部分的線圈燒燬而燒燬變壓器，因此平時要注意維護。
