電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件，可分為線繞電位器和非線繞電位器。其中非線繞電位器的種類、型號繁多，但其基本組成構件是大致相似的，基本組成結構主要包含：電阻體、電刷、基體、驅動裝置（螺桿、蝸輪）、外殼和引腳，典型的結構如圖1所示。

圖1電位器的典型結構示意圖

本文分析的是一種常見的玻璃釉膜電位器，是一種非線繞接觸式機電轉換元件，通過改變電刷觸點在玻璃釉膜片軌道（按一定阻值規律變化）上的位置，控制輸出電參數的改變，其典型的外觀形貌如圖2(a)所示，引腳1和3對應電阻體兩端的定引出端，即為電位器電阻體的總阻，引腳2對應電阻體動引出端（電刷），分別與引腳1和3之間組成電位器的兩個分阻，等效電路示意圖見圖2(b)所示。

圖2 (a)電位器的典型外觀形貌；(b)電位器的等效電路示意圖

根據電位器的原理和等效電路，測試發現電位器的總阻阻值正常而兩個分阻阻值已出現增大（且不穩定）的現象。對電位器進行機械開封，其內部結構的典型形貌如圖3所示，除電位器的基本組成結構外，電位器內部的電阻體/電刷觸點與引腳（焊點）之間通過面電極連接，面電極由具有良好導電性、高熔點的銀鈀（Ag/Pd）漿料燒結而成。

圖3電位器內部結構典型形貌

正常的面電極呈銀白色金屬光澤，如圖4(a)引腳1位置所示，而引腳3和引腳2的面電極表面已呈黑色，SEM和EDS分析顯示，面電極表面的黑色物質為枝晶狀的硫化銀（如圖4(b), (c)所示）。

由于電位器調節螺桿的存在，一般情況下均是非密封的，電位器在使用時會受到溫度、濕度和空氣清潔度等環境影響，外界含硫的物質滲入到電位器內部，電位器面電極中的銀（Ag）極易與硫（S）發生化學反應，銀（Ag）被硫化生成黑色、導電性能差的硫化銀（Ag2S），硫化反應的離子式如下：

2Ag+S ^2-^ →Ag2S+2e^-^

Ag2S+S ^2-^ →Ag2S 2 +2e^-^

2Ag+Ag2S 2 +2e ^-^ →2Ag2S

導電性能差的硫化銀存在于面電極與電刷觸點之間，引起電刷觸點與面電極之間接觸電阻增大，繼而造成電位器的分阻阻值增大失效。

圖4 (a)電位器內部結構(b),(c)面電極表面黑色物質的形貌(d)面電極表面黑色物質的EDS結果

由于電位器的結構特點，即存在驅動裝置（螺桿、蝸輪）和電刷觸點，電位器通常為非密封元件，且面電極表面無法涂覆耐腐蝕材料進行保護。因此，對于電位器面電極硫化失效，內部結構可能的改進方案有：（1）面電極表面鍍抗硫化能力強、導電性和耐磨性好的鍍層；（2）改用不易被硫化的面電極材料如增加銀鈀漿料中鈀含量或用金漿料替代。此外，可參考ASTM B809-2018進行硫化試驗，評估電位器的防硫化能力和在含硫環境中的可靠性。