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电控设备元器件应力分析

电控设备元器件应力分析:元器件,应力,设备
自动化控制设备电控设备元器件应力分析
电控设备预计法元器件应力分析电控设备预计法(以下简称“元器件应力分析法”)是通过分析元器件所承受的应力,计算元器件在该应力条件下的工作失效率来预计设备可铝性的,
元器件应力分析法与元器件计数法的区别在于所需信息深度的差异,元器件应力分析法需要很多的详细信息,它适用于硬件电路设计的后期阶段.
设备电控设备预计的基础是元器件电控设备的预计。对于一种串联结构的没备来说,设备上的所有元器件失效率之和即为设备的总失效率。
元器件在不同应力条件下其失效率是不同的,通常这些应力主要是电应力和环境应力。元器件应力分析法较全面地考虑了电、热和其他气候、机械环境应力等因素对元器件失效率的影响。它通过分祈设备上各元器件工作时所承受的电、热应力及了解元器件的质量等级,承受电、热应力的额定值,工艺结构参数和应用环境类别等,利用手册所给出的数值、图表和失效率模型,来计算各元器件的工作失效率,并由此预计设备的可第性水平。
(1)应用GJB/z299A“手册”进行设备电控设备预计的一殷程序。
1)技设备的功能原理绘制其电控设备结构框图,确定各单元间的串、并联等关系,并建立其数学模型;
2)分析各元器件的应用方式、工作环境温度及其他环境应力,以及负载电应力比等工作应力数据;
3)汇编设备的元器件详细清单,清单内容包括元器件各称、型号规格、数量、产品标椎或技术文件、性能额定值,及有关的设计、工艺、结构参数和工作应力数据等;
4)按各种类元器件工作失效率模型,计算每个预计单元内各元器件的工作失效率;
5)将2)一4)步骤所得到的数据垣入失效率预计表3—14内;6)将预计单元内元器件的工作失效率相加,得革元的失效率;7)按设备的电控设备结构框图及其数学模型,计算设备的可靠度与平均故障间隔时间等电控设备指标。
(2)无器件应力分析预计法的基础是元器件失效率的计算。在GJB/z299A“手册”中所提供的元器件失效率计算的信息和数据有:
1)元器件失效率模型。元器件失效率模型是元器件失效率与影响失效率因素之间的关系模型。大多数种类的元器件有基本失效率模型和工作失效率模型。基本失效率模型一般仅计温度和电应力对元器件失效率的彤呐;而工作失效率模型,则陈反映热、电等基本因素外,还包含其他多种的失效率影响因素。
工作失效率(除集成电路外)一般表示为,反映电应力(5)、温度应力(丁)影响的基本失效率(Ab)与其余影响失效率的质量因子、环境因子、二艺因子、结构因子以及应用因子等一系列修正因子(r系数)的乘积,即
集成电路的工作失效串是由温度、电应力引起的失效率与环境(机械)应力引起的失效率之和来表示。集成电路没有单独的基本失效率模型。
各种类元器件的失效率模型见表3—15。
2)应用环境类别与环境系数。元器件在不同的环境中其电控设备是不同的,在恶劣的环境中元器件的失效肯定比一般的环境耍频繁。
在“手册”中规定了15类应用环境G各类环境的详细说明见表3“9。
不同环境类别的环境应力(除温度应力以外)对元器件失效率的影响程度,“手册”中用环境系数即来表示。也就是购值表示该环境相对于基准环境(一般为地面良好环境,即保持正常气候条件几乎无机械应力的实验室环境)的严酷倍数。例如,硅NPN晶体管在舰船舱外环境的即值为14,即表示该类元器件在此类别环境下的失效率为地面良好环境下失效率的14倍。
不同种类元器件的环境适应能力是不一样的,在“手册”中对各种类的元器件的环境系数分别列有环境系数表以备查用。
3)元器件质量等级及质量系数。元器件质量等级及质量系数的含义已在元器件计数法中叙述过,在此就不再赘述,与元器件计数法所不同的是在元器件计数法中要求的是通用质量系数,而在元器件应力分析法中的质量系数是各小类元器件的实际的质量系数,均分别列入“手册”中。在“手册”中,一般都取B2质量等级的的值为1,则其他质量的”。值一般为该质量等级产品失效率相对于B2质量等级产品失效率的比值。
4)“于册”中给出了各种类元器件的基本失效率入与温度2,、电应力比5的关系模型,并以“7—jP’表和曲线图的形式给出了不同应力下的Ab值,以及有关的。系数值。
(33元器件失效率预计。在预计时,要求预先分析元器件工作环境温度了和电应力比5,以便利用“了—5”表或曲线团查得Ab的值。在此基础上,根据所确定的设备工作环境类别和元器件质量等,查其相应的?系数值,然后再计算元器件的A9。
应提出的是,由于近年来元器件的水平提高很快,GJB/z299A所提供的数据已不能完全反映当前市场上所销售的元器件的品种和水平,不久GJB299B将问世,它相当于MII——HDBK—217t。至于产品中用到的进n元器件,特别是微电子器件(集成电路),1992年12月2日出版的美国军标MIL—HDBx—217E提供f新酌失效
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