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设备失效的周期和原因

2022-02-17 16:11       

  电子器件的失效本质上是器件内外部的电子运动、化学、机械等作用破坏了器件内部的结构。因此从长期看电子器件都是会失效的,且失效概率大致符合量子技术的分布特点:随时间成指数分布的关系。如果对失效的统计规律进行细分的话,还能将其分早期失效、偶然失效期和损耗失效期为三个阶段,见下图:

  

失效

 

  早期失效的原因主要是生产过程中引起的器件结构差异,可以通过一定的应力筛选办法可以将这部分器件筛选出来。第二阶段是器件的主要工作的时期,失效率基本处于平稳的状态,失效主要由偶然因素所造成。可以近似认为失效概率处在一个定值。到了第三阶段器件进入损失失效期后,失效率迅速上升,这就是产品的寿命“终了”。

  那么既然失效是运动破坏了器件结构。反过来说要降低电子器件的失效率的办法也就来自三个方面:降低电子运动的能量;提高器件结构的强度;通过外部手段保护器件结构。

  降低电子运动的能量;包括降低自身设备的电子应力和降低外部干扰电子应力两个部分的内容。降低自身设备的电子应力主要手段是降低不必要的如信号线的电流;降低功率器件的功耗;增加滤波电路和纹波吸收电路;降低系统功耗等措施;降低外部干扰电子应力则可以通过隔离、屏蔽、滤波等措施实现。

  提高器件结构的强度,简单的理解就是选用标准更高的器件,能耐105℃的器件显然就比能耐70℃的器件更稳固,在相同条件下其寿命也会更高。同理,同等条件下25V耐压的电容显然比16V耐压的电容的寿命长;更高额定电流的器件也就比低额定电流的器件更耐用。用一个更通用的词汇来说就是降额设计。

  

可靠性

 

  保护器件结构不受损坏的方法主要在外部。很显然在高温、腐蚀性、潮湿、盐雾、震动的等环境下运行的器件结构更加容易受到损坏。那么对这些因素进行防护也是有效的提高可靠性的方法。手段有刷三防漆、加屏蔽罩、减震器、温控器等。

网信彩票   值得注意的是,电子器件的失效模式不可忽略。首先必须对器件失效或者性能降低后会产生什么样的后果,如果设备失效后产生的是包括起火、爆炸、触底在内的人身安全事故这就完全不可接受。典型的如:钽电容的失效就经常伴随短路和起火,这就需要为其单独考虑防护措施,比如保险等。另一个方面很多电子器件的失效模式是指标的下降,这个过程会伴随设备的整个使用过程连续发生,那么在电子器件指标的下降到不能容忍前,都可以认为设备是正常的。比较典型的是电解电容。这样的器件就必须预留较大的设计余量以满足其工作寿命的要求。