Конспект лекций (1040918), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Обычно разброс значений λ подчи-няется нормальному или нормально-логарифмическому закону. Удобно разбросзначений для различных видов элементов характеризовать коэффициентами изменчивости:при нормальном законе;при нормально-логарифмическом законеlnlnln,которые являются при установившейся технологии изготовления элементов величинами относительно постоянными. Тогда, зная величины χ инайти значение σλ (или, зная χlnλ и ln , найти значение σlnλ).147 , можно легкоРИС. 40. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ВЕРОЯТНОГО, НАИБОЛЬШЕГО И НАИМЕНЬШЕГО ОЖИДАЕМОГО ЗНАЧЕНИЙ НАДЕЖНОСТИДля определения надежности нужно сначала найтиni 1i;ni 12i ;m;а затем определить три значения надежности (Рис.
40):tPteP teP te- наиболее вероятное значение надежности (кривая 1);mmt- наибольшее ожидаемое значение надежности (кривая 2);t- наименьшее ожидаемое значение надежности (кривая 3).148 ЛЕКЦИЯ 10. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВЫХ СТРУКТУРРЭС (ЧАСТЬ 3)Влияние внешнего воздействия и электрической нагрузки на безотказностьРЭСЗависимость для расчета эксплуатационной интенсивности отказа элементной базы электрических модулей λбсг имеет следующий вид:NэбсгKi ,(20)i 1где λэ – значение эксплуатационной интенсивности отказов;λбсг – значение базовой среднегрупповой интенсивности отказов;Ki – коэффициенты, отражающие режим эксплуатации, температурныеусловия, технологию изготовления и ряд других факторов.Рассмотрим методику определения λбсг и коэффициентов влияния Ki дляразличных типов элементов схемы.I.Полупроводники.Расчет эксплуатационной интенсивности отказов λэ для различных группы полупроводниковых изделий осуществляется по следующим зависимостям:— Диоды и диодные сборки:— Стабилитроны:— Диоды СВЧ:ээбсгбсгэбсгK p K ДН K ф K s1 K э K к ;K p Kэ Kк ;K p K ДН K э K к ;— Транзисторы биполярные, сборки транзисторные:эбсгK p K ДН K ф K s1 K э K к ;— Транзисторы биполярные СВЧ мощные:— Транзисторы полевые:— Тиристоры:эбсгэбсгKT K ф K э K к ;K p K ДН K э K к ;149 эбсг(21)K F K ф KT K э K к ;где: λбсг - значения базовой среднегрупповой интенсивности отказов;Kр – коэффициент режима;Kдн - коэффициент динамической нагрузки;Kф - коэффициент функциональности;KF – частотный коэффициент;KT - коэффициент технологичности;Ks1 - коэффициент нагрузки;Kэ - коэффициент жесткости условий эксплуатации;Kк - коэффициент качества изготовления.Численные значения λбсг и коэффициентов Kдн, Kф, KF, KT, Ks, Kэ, Kк приводятся в таблицах 20, 23, 24-30.Значения Kр находятся используя уравнения 22, 23 итаблицы 21, 22.ТАБЛИЦА 20ГруппаДиодывыпрямительныеДиоды импульсныеСтолбывыпрямительныеλбсг·10-6, ч-1λбсг·10-6, ч-10,045Диоды СВЧ детекторные0,6500,015Диоды СВЧ параметрическиеДиоды СВЧ переключательные иограничительныеДиоды СВЧ умножительные и надстроечныеДиоды СВЧ смесительныеТранзисторы биполярные СВЧ малой и средней мощностиТранзисторы биполярные СВЧмощныеСборки транзисторные СВЧ0,400,170Диодные сборки0,015СтабилитроныТранзисторыбиполярные0,004Транзисторы полевые0,130Тиристоры0,1301)Группа приборов0,0700,3501,3501,100,0800,2300,047Коэффициента режима Kр определяется в зависимости от электрической на-грузки как:KрANcSeSTmL,где: A, Nc, L, Tm – константы (Таблица 21);S – показатель электрической и температурной нагрузки:150 (22)S273t175 tпер.
максtK элtпер. максtср. макс150;(23)где: t – температура окружающей среды, °C;Kэл –отношение рабочей электрической нагрузки к максимально допустимойпри tcр.макс (способ нахождения Kэл приведен ниже);∆t – константа (Таблица 21);tcр.макс – максимально допустимая температура окружающей среды, для кото-рой при 100%-ой электрической нагрузке, температура перехода не превышаетмаксимально допустимую tпер.макс.ТАБЛИЦА 21ГруппаANcTmL∆tДиоды (кроме стабилитронов), сборки диодныеСтабилитроныДиоды СВЧ смесительные и детекторныеТранзисторы биполярные, полевые, сборкитранзисторные, диоды СВЧТиристоры44,22,300,95-2135-789-38944944942518,215,016,31601601305,40-115644914,716038,30-204044910,8160Коэффициента Kэл в зависимости от типа изделия находится как:Диоды (кроме стабилитронов), диодные сборки: Kэл= Iпр.ср.раб./ Iпр.ср.макс.;Стабилитроны: Kэл = Iст.раб. / Iст.макс.
или Kэл = Pраб. /Pмакс.;Транзисторы, сборки транзисторные, диоды СВЧ: Kэл = Pраб. / Pмакс.;Тиристоры: Kэл= Iср.раб. / Iср.макс.;где: Iпр. ср.раб. – рабочий средний прямой ток;Iпр.ср.макс. – максимально допустимый средний прямой ток при tср.макс.;I ст.раб.– рабочий ток стабилизации;I ст.макс. – максимально допустимый ток стабилизации при tср.макс.;Iср.раб. – рабочий средний ток;Iср.макс.
– максимально допустимый средний ток при tср.макс.;Pраб.– рабочая мощность рассеивания;Pмакс. – максимально допустимая мощность рассеивания при tср.макс.151 В случае если температура окружающей среды t не соответствует значениям Kэл из таблицы 22, то принимается Kэл=1.ТАБЛИЦА 22Полупроводникиt, °С до1601451301151008570554025Kэл0,10,20,30,40,50,60,70,80,91Арсенидогаллиевые полупроводники2)t, °С до1009080706050403025Kэл0,20,30,40,50,60,70,80,91,0Коэффициент функциональности Kф в зависимости от режима работыТАБЛИЦА 23ГруппаДиоды(кроме стабилитронов),сборки диодныеТранзисторы биполярные(кроме мощных СВЧ),сборки транзисторныеТранзисторы биполярныеСВЧ мощныеТранзисторы полевыеФункциональный режим работыАналогового сигналаПереключающийВыпрямительныйАналогового сигналаПереключающийГенераторныйМалошумящие приборыВысоковольтные приборыИмпульсные усилителисо скважностью до 20Импульсные усилителисо скважностью от 3 до 20Импульсные усилителисо скважностью до 3Усилители в непрерывном режимеГенераторныйКремниевые аналогового сигналаКремниевые переключающиеКремниевые генераторныеКремниевые СВЧАрсенидогаллиевые малошумящиеАрсенидогаллиевые (остальные)152 Kф1,10,61,61,60,750,7516,01,60,30,61,11,11,11,60,751,16,011,08,03)Коэффициент нагрузки Ks1 в зависимости от группы полупроводниковТАБЛИЦА 24Группадо 40Диоды (кроме стабилитронов),сборки диодныеS1=(Uобр.раб./Uобр.макс.)·100%Транзисторыбиполярные(кроме мощных СВЧ), сборкитранзисторныеS1=(Uраб./Uмакс.)·100%Нагрузка по напряжению S1, %до 50 до 60 до 70 до 80 до 90до 1000,70,70,70,750,80,910,50,70,811,523где: Uобр.раб.– постоянное обратное напряжение диода;Uобр.макс.– максимально допустимое постоянное обратное рабочее напряже-ния диода;Uраб.
– постоянное рабочее напряжение диода;Uмакс.– максимально допустимое напряжение диода.4)Частотный коэффициент KF в зависимости от мощности и частотыТАБЛИЦА 25Мощность в импульсе, ВтЧастота, МГЦдо 1до 5до 10до 20до 30до 50до 10011111111,51,5241011,51,5283011,51,5620-11,51,510-12320-1510-До 400До 1000До 1500До 2000До 3000До 40005)до200310-до30010-Коэффициента технологичности Kт в зависимости типа металлизацииТАБЛИЦА 26Тип металлизацииtпер ≤100◦CМеталл-алюминийKт = 7,0·( Uраб. /Uмакс. – 0,35)Металл-золотоKт = 2,0·( Uраб. /Uмакс.) – 0,35)где: tпер – рабочая температура перехода;153 100◦C ≤ tпер ≤ 200◦CKт = 4,0·10-7·[Uраб./Uмакс.–0,35]·exp[-5770/(tпер +273)]Kт = 0,08·(tпер-75)·(Uраб./Uмакс.
.–0,35)Uраб. – приложенное напряжение;Uмакс. – максимально допустимое по ТУ напряжение коллектор-эммитер.6)Коэффициент динамической нагрузки Kдн в зависимости от мощности и отнагрузки по токуТАБЛИЦА 271510Нагрузка Pмакс., Вт до2050100200Транзисторы биполярные (кроме мощныхСВЧ), сборки транзисторные0,60,851,11,11,42,62,65,2--Диоды p-i-n СВЧ0,70,70,61,41,41,42,52,52,52,6Группа50010003000Примечание: Для всех остальных типов диодов СВЧ принимается Kдн = 1.ТАБЛИЦА 28Нагрузка Iпр.ср.макс., А доИзделиеДиоды (кроместабилитронов),сборки диодныеТиристоры7)135102025500,70,91,11,12,15,25,21,13,23,26,36,36,310,5Значения коэффициента качества изготовления KкТАБЛИЦА 29УровенькачестваKк8)СП 2СП 1III0,20,512,5Неизвестноекачество5,0Коэффициент Kэ в зависимости от жёсткости условий эксплуатацииТАБЛИЦА 30УсловияKэII.Лабораторные1Наземныестационарные5Наземныемобильные10Суда8Гражданскаяавиация15РезисторыЭксплуатационной интенсивности отказов λэ для различных групп резисторов определяется по следующим зависимостям:• резисторы постоянные непроволочные:154 эбсгK р K R KM Kэ Kк ;• резисторы постоянные непроволочные (металлизированные, композиционные объёмные):эбсгK р KR Kэ Kк ;• резисторы постоянные проволочные (нагрузочные, прецизионные) и металлофольгированные:эбсгK р KR Kэ Kк ;• резисторы переменные непроволочные:• резисторы переменные проволочные:• терморезисторы :эбсгээбсгбсгK р K R Kэ Kк ;э(24)K э Kк ;• сборки резисторные, микросхемы резистивные:• наборы резисторов:K р K R K s1 K э K к ;бсгэбсгK р Kэ Kк ;K р K R Kэ Kк ;где: Kр - коэффициент режима;KR - коэффициент номиналов;Ks1- коэффициент нагрузки по напряжению;Kм - коэффициент нагрузки по мощности;Kк – коэффициент качества изготовления;Kэ – коэффициент жесткости условий эксплуатации.Численные значения λбсг и коэффициентов Ks1, Kм, Kк, Kэ, Kк.
приведены втаблицах 31, 33 – 36. Численные значения Kр рассчитываются используя уравнение (25) и таблицу 32.ТАБЛИЦА 31λбсг ·10-6, ч-1ГруппаРезисторы постоянные непроволочные металлодиэлектрические0,0016Резисторы постоянные непроволочные металлизированные0,0016Резисторы постоянные непроволочные композиционные объёмные0,005Резисторы постоянные проволочные нагрузочные0,008Резисторы постоянные проволочные прецизионные0,005Резисторы постоянные металлофольгированные0,006Резисторы переменные непроволочные0,005Резисторы переменные проволочные0,010Терморезисторы0,002155 1)Сборки резисторные0,018Микросхемы резистивные0,010Наборы резисторов0,010Коэффициент режима Kр определяется по зависимости:KpAeBt 273NtPраб Pmax ( t 273) 273GJHNse(6)где : А, В, Nt, G, Ns, J ,H - константы;t - температура окружающей среды;Pраб Pmax - отношение мощностей нагрузки в диапазоне 0,1...1,0.ТАБЛИЦА 32ГруппаАВРезисторы постоянныенепроволочныеметаллодиэлектрические0,2810,608Резисторы постоянныенепроволочные металлизированные0,072Резисторы постоянные непроволочные композиционные объемныеH348 10,378 1,0081,11,2761,7573303,246 0,6881,30,9200,100,5103809,014 0,6791,71,380Резисторы постоянные проволочныенагрузочные0,0472,5673802,761 0,6751,11,362Резисторы постоянные проволочныепрецизионные0,1026,0703805,8801,671,11,810Резисторы постоянныеметаллофольгированные0,6340,5453627,802,9982,761,10Резисторы переменныенепроволочные0,0253,903482,51,412 1,278 1,547Резисторы переменные проволочные0,0541 ,9913486,222 0,7651,11,003Терморезисторы0,6890,8253807,662 3,3651,11,508Сборки резисторные0,2461,23034823,40 0,6881,10,731Микросхемы резистивные0,0037,1503801,784 0,8110,15 1,3780,2132,7433625,0702,1121,11,026Значение коэффициента номиналов KR в зависимости от номинала резистора.156 GNsJНаборы резисторов2)NтТАБЛИЦА 33ГруппаНоминал, КомKRДо 1до 100до 10001,10,82,2До 10000Свыше 100000,71,8до 1до 10до 1001,50,91,7до 1до 10до 100до 1до 1 50до 1000свыше 10001,80,70,50,60,41,11,5Резисторы постоянные непроволочныеметаллодиэлектрическиеРезисторы постоянные непроволочные металлизированныеРезисторы постоянные проволочные нагрузочныеРезисторы постоянные проволочные прецизионные, непроволочные композиционные объёмныеМикросхемы резистивные3)Значения коэффициента нагрузки по напряжению Ks1ТАБЛИЦА 34Напряжение, Вот 0,1 до 0,8от 0,8 до 0,9От 0,9 до1Кs11,01,11,3где: U – рабочее напряжение;Umax – максимально допустимое напряжение на резисторе.4)Значения коэффициента нагрузки по мощности KмТАБЛИЦА 355)Мощность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
