Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Определение показателей надежности радиоэлектронной аппаратуры. Учебное пособие.pdf
Расчет эксплуатационной интенсивности отказов интегральных мик-
Условные
Значение коэффициента характеризует зависимость интенсивности
Значение коэффициента характеризует максимальную величину
(
)
Коэффициент режима характеризует зависимость интенсивности
росхем [5], находящихся в режиме ожидания, проводится по моделям вида:
для неподвижных объектов:
=
.
; (6.5)
для подвижных объектов:
=
.
. (6.6)
Значения коэффициентов в моделях
обозначения
отказов от типа корпуса МС
напряжения МС
отказа МС от ее сложности и температуры окружающей среды
Значения интенсивности отказов
Коэффициенты моделей
для корпусных интегральных
..
Таблица 6.3
микросхем, приведенные в [33], могут употребляться и в расчетах надеж-
ности РЭА, укомплектованной бескорпусными МС, если технологические
процессы монтажа и герметизации этих приборов аналогичны процессам,
используемым в ходе изготовления корпусных МС.
51
Таблица 6.4
× 10,
× 10,
Приемка
Микросхемы интегральные
• логические, арифметиче-
• оперативные запоминающие
• постоянные запоминающие
Микросхемы интегральные по-
Микросхемы интегральные
Характеристика надежности и справочные данные отдельных групп
интегральных микросхем
Группа изделий
полупроводниковые цифровые:
ские, микропроцессоры и микропроцессорные комплекты,
программируемые логические
матрицы, регистры сдвига, базовые матричные кристаллы
и др.;
устройства (ОЗУ);
..
1/ч
..
1/ч
ВП ПН
0,0197 0,03 0,015 0,3
1
0,034 0,19 0,056 0,25
1,8
устройства (ПЗУ, ППЗУ,
0,023 0,037 0,016 0,25
РПЗУ)
0,033 0,069 0,021
0,35
лупроводниковые аналоговые
1
1,8
0,043 0,077 0,018 0,25
гибридные
Значение коэффициента К
, учитывающего степень освоенности
технологического процесса, принимается равным 1.
Значение коэффициента К рассчитываются по модели
К
= exp(+ 273
)
, (6.7)
где А и В – постоянные коэффициенты модели; t – температура окружающей среды.
52
6.2.2. Полупроводниковые приборы
Группа изделий
× 10
,
Диоды, диодные сборки
0,009…0,027
Стабилизаторы, генераторы шума, огра-
Диоды СВЧ
0,062…0,26
Транзисторы биполярные, кроме мощ-
Транзисторы биполярные мощные СВЧ
0,2
Транзисторы полевые
0,085
Тиристоры
0,2
Математические модели [6] для расчета эксплуатационной интенсив-
ности отказов отдельных групп (типов) полупроводниковых приборов
приведены в табл. 6.5.
Таблица 6.5
Математические модели расчета эксплуатационной интенсивности отказов
0,004…0,09
ничители напряжения
0,051
ных СВЧ, транзисторные сборки
Расчет эксплуатационной интенсивности отказов полупроводниковых
приборов в аппаратуре, находящейся в режиме ожидания, проводится по
моделям вида:
для неподвижных объектов:
.
для подвижных объектов:
.
Математическая модель для расчета коэффициента режима
симости от электрической нагрузки и температуры окружающей среды
имеет вид:
=
...
=
...
53
; (6.8)
. (6.9)
в зави-
для кремниевых полупроводниковых приборов, кроме диодов СВЧ,
×
×
,
=
для кремниевых диодов СВЧ
=
×
×
;
(6.10)
(6.11)
где , , , , – постоянные модели; t – температура окружающей
среды (для отдельных приборов в соответствии с ТУ берется температура
корпуса);
но допустимой при температуре, равной
– отношение рабочей электрической нагрузки к максималь-
;
– максимальная тем-
пература окружающей среды, для которой при 100 % нагрузке температу-
ра перехода не превышает максимально допустимую
Если температура окружающей среды превысит значение t
.
, элек-
сниж
трическая нагрузка на прибор должна быть снижена, так как в противном
случае температура перехода превышает максимально допустимую.
Значения коэффициента
для остальных групп полупроводниковых
прибор можно рассчитать в соответствии с данными табл. 6.6.
54
Значения коэффициентов в моделях
Группа изделий
..
..
.
.
Варикапы подстроечные; транзисторы, транзисторные сборки;
.
.
Таблица 6.6
Диоды, кроме варикапов подстроечных, диодные сборки
Стабилизаторы, генераторы шума, ограничители напряжения
или
диоды СВЧ
Тиристоры
Примечание.
..
– рабочий средний прямой ток;
..
– мак-
симально допустимый средний прямой ток при температуре, равной
.
стабилизации при температуре, равной
рассеяния;
– рабочий ток стабилизации;
– максимально допустимая мощность рассеяния при тем-
.
– максимально допустимый ток
;
– рабочая мощность
;
пературе, равной
но допустимый средний ток при температуре, равной
Для кремниевых приборов, имеющих
а для диодов СВЧ смесительных и детекторных, имеющих
°C и
= 25 °C, модели (6.10) и (6.11) приобретает вид:
;
– рабочий средний ток;
.
.
– максималь-
.
≥ 175 °C и
=
. (6.12)
Для приборов на основе арсенида галлия математическая модель для
расчета коэффициента режима
имеет вид:
=
. (6.13)
= 25 °C,
150
55
Значения постоянных для расчета
Группа изделий
А
N
T
L
Δt
Полупроводниковые приборы на
Стабилитроны, ограничители
Диоды СВЧ смесительные и детек-
Транзисторы биполярные, кроме
Тиристоры
37,2727
–2050
448
9,6
150
Полупроводниковые приборы на
ведены в табл. 6.7.
Значения постоянных
по моделям (6.10) – (6.13) при-
Таблица 6.7
основе кремния; диоды и диодные
сборки
напряжения, генераторы шума
торные
мощных СВЧ, полевые. Транзисторные сборки. Диоды СВЧ, кроме смесительных и детекторных
основе арсенида галлия
44,1025 –2138 448 17,7 150
2,1935 –800 448 14,0 150
0,95 –394 423 15,6 125
5,2 –1162 448 13,8 150
84600 –4499 – – 99
Для кремниевых полупроводниковых приборов, имеющих сочетание
значений
и
зоваться этими же таблицами, предварительно откорректировав величину
электрической нагрузки и, если необходимо, температуру окружающей
среды.
Корректировка электрической нагрузки проводится путем умножения
величины заданной электрической нагрузки на поправочный коэффициент B, а корректировка температуры окружающей среды – посредством
добавления к заданной температуре окружающей среды температурной
добавки
.
Коэффициент B определяется для основных групп кремниевых полу-
проводниковых приборов по табл. 6.8.
, отличных от приведенных выше, можно восполь-
56
Значения коэффициента В
,
,
,
Диоды, диодные сборки,
175
> 25
175
150
150
> 25
175
150
< 150
25
t
150
150
Таблица 6.8
Группа изделий
стабилитроны, ограничи-
тели напряжения, гене-
раторы шума, тиристоры,
транзисторы, транзистор-
ные сборки, диоды СВЧ
(кроме смесительных
и детекторных)
Диоды СВЧ смесительные и детекторные
< 175 25
–
–
В
175
150
Если в перечне к разделу в графе «
те величины B значение
мой по ТУ температуре окружающей среды или
Окорректированное значение электрической нагрузки
корректированное значение температуры окружающей среды t' = t +
По значениям
деляют значения
Если величины электрической нагрузки и температуры окружающей
среды таковы, что значения коэффициента
часть табл. 8–13 [7], прибор считается перегруженным и не должен экс-
и t или
.
» стоит прочерк, то при расче-
принимают равным максимально допусти-
и t' из соответствующих табл. 8–13 [7] опре-
попадают в незаполненную
.
=
B; от-
.
плуатироваться в таких условиях.
57
Для транзисторов биполярных мощных СВЧ модель для расчета ко-
эффициента
в зависимости от нагрузки по напряжению и рабочей тем-
пературы перехода имеет вид:
для металлизации алюминием
= 3,96 10
0,35
или
= 7,58
для металлизации золотом
100
0,35
200 , (6.14)
< 100 ; (6.15)
= 0,08
0,75
0,35 100
200 , (6.16)
или
= 2
0,35
< 100 ; (6.17)
где
окружающей среды;
– рабочая температура перехода;
– приложенное напряжение;
= + 100 ; t – температура
– максимально
допустимое по ТУ напряжение коллектор – эммитер.
6.2.3. Силовые полупроводниковые приборы
Значения интенсивности отказов силовых полупроводниковых при-
боров при эксплуатации рассчитывают по модели [7]:
=
58
. (6.18)
Расчет эксплуатационной интенсивности отказов силовых полупроводниковых приборов, находящихся в режиме ожидания, проводится по
моделям вида:
для неподвижных объектов:
=
.
; (6.19)
для подвижных объектов:
=
.
. (6.20)
Ориентировочное значение
для всех типов приборов принимается
равным 0,01.
Значения коэффициента
рассчитывается по формуле
.
exp
1
+ 273
1
, (6.21)
298
=
где
ния, В;
– значение максимального рабочего повторяющегося напряже-
– максимально допустимое напряжение данного типа прибора
(класс прибора по напряжению), В; = 0,5 ; = 0,625 10 /;
– температура перехода в процессе эксплуатации, .
Значения
рассчитываются по формулам:
= +
= +
(с воздушным охлаждением);
(с жидкостным охлаждением),
где – температура окружающей среды, ; – температура корпуса, ;
,
– тепловые сопротивления участков переход – окружающая среда
59
и переход – корпус соответственно (приводятся в ТУ);
Класс уров-
Изделия, проходящие отбраковку и (или) регулярные испы-
ность, рассеиваемая прибором, Вт.
– средняя мощ-
Таблица 6.9
Значения коэффициента уровня К
ня качества
1
тания на надежность в режимах инверторном и термоциклирования
Изделия, проходящие отбраковку и (или) регулярные испы-
2
тания на надежность либо в режиме термоциклирования,
либо в ждущем или выпрямительном режимах
силовых полупроводниковых приборов
к
Уровень качества
0,1
1,0
Рис. 6.1. Значения коэффициента режима работы
силовых полупроводниковых приборов
60