元器件可靠性应用 与电路可靠性设计

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1、元器件可靠性应用元器件可靠性应用与电路可靠性设计与电路可靠性设计第1章应用可靠性基础主讲：庄奕琪本章概要1.1可靠性概念1.2可靠性表征1.3可靠性技术概要1.4应用可靠性CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.611.1可靠性概念什么是元器件？元器件：电子与电气系统的基础产品，如半导体器件、集成电路、阻容元件、变压器、继电器、电缆等零部件：机械系统的基础产品，如螺栓、螺帽、轴承、销子、弹簧、软管、齿轮、密封件等装备：由各种元器件、零部件组装而成的具有独立功能的系统产品，如

2、一台电子设备、一颗卫星、一架飞机、一艘潜艇等CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.61.1可靠性概念元器件的分类5962微电路（不包括含PCB的电子模块）5961半导体(分立)器件5960电真空器件(不包括灯泡)5980光电子器件(LED，LCD)5955压电晶体(谐振器和振荡器)5905电阻器(固定电阻器和电位器，不包括电阻丝)5910电容器(固定电容器和可调电容器)5950线圈(电感器)和变压器5945继电器(不包括接触器)5990电机依据GJB832-90《军用标准614

3、0电池（可充电池和蓄电池)文献分类法》5935电连接器5930开关CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.621.1可靠性概念什么是可靠性？可靠性可靠性：在规定时间内、规定条件下产品完成规定功能的能力失效或故障：在规定时间内、规定条件下产品失去了规定的功能。可修复产品为故障，不可修复（如微电路）产品为失效规定时间平均工作（储存）寿命：不可修复产品在失效前经历的平均工作（储存）时间，亦称平均无故障时间（MTTF）平均故障间隔时间（MTBF）：可修复产品在相邻两次故障之间

4、的平均时间规定条件电应力：静电，浪涌，过电压，过电流，噪声等温度应力：高温，低温，温度循环等机械应力：振动，冲击，加速度等气候应力：高湿度，盐雾，低气压，辐射等CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.61.1可靠性概念什么是可信性？平均故障间隔时间（可靠可信性性指标）MTBFAMTBFMTTRMLDT平均维修时间平均保障延误时间（保障（维修性指标）性指标）CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.631.1可靠性概念什么是安全性？安全性：正确地安装

5、、维护和使用设备，使之不会危害人、家畜和财产CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.61.2可靠性表征可靠度与失效概率可靠度R(t)产品在t时间内不失效的概率R(t)=P{τ>t}τ为寿命若N个产品工作到t时间有n(t)个失效，N(t)个未失效，则Nn(t)N(t)R(t)(如Nn(t))NNR(0)=1，R(∞)=0失效概率F(t)产品在t时间内失效的概率F(t)=P{τ≤t}τ为寿命若N个产品工作到t时间有n(t)个失效，则n(t)F(t)1R(t

6、)(如Nn(t))NF(0)=0，F(∞)=1CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.641.2可靠性表征失效概率密度与失效率失效概率密度（累积失效率）f(t)产品在t时刻附近的单位时间段发生失效的概率dF(t)1dn(t)tf(t)F(t)f(x)dx0dtNdtR(t)f(x)dx(f(x)dx1)t0失效率（瞬时失效率）λ(t)在t时刻尚未失效的产品在t时刻附近的单位时间段内发生失效的概率Nf(t)f(t)1dn(t)1t(t)

7、(t)dtdR(t)R(t)exp(t)dtNR(t)R(t)N(t)dtR(t)0λ(t)的单位：1Fit=10-9/元件小时数CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.61.2可靠性表征寿命平均寿命tf(t)dt022寿命方差(t)f(t)dt0中位寿命rtR0.5可靠寿命rtRR0特征寿命rtR1/e＝0.368CopyrightbyYiqiZhuang2009V4.651.2可靠性表征分布函数若电子产品服从指数分布，且失效

8、率为常数，则tR(t)etF(t)1R(t)1edF(t)tf(t)edtt1MTBFe01MTBFCopyrightbyYiqiZhuang2009V4.61.2可靠性表征不同类型产品的可靠性表征量产品使用特征产品层次连续或间歇工作连续或间歇工作一次性使用（可修复）（不可修复）系统R(t)或MTBFR(t)或MTBFP(S)或P(F)整机R(t)或MTBFR(t)或λP(S)或P(F)元器件λ或MTTFλ或MTTFP(F)注：P(S)为成功概率，P