三、元器件的失效規(guī)律及失效水平

了解元器件的失效規(guī)律和實際失效水平，可以幫助我們采取措施，控制失效的發(fā)生，提高元器件及產(chǎn)品的可靠性水平。電子元器件按失效的規(guī)律可分為普通元器件和半導體器件二類。

1．普通元器件的失效規(guī)律

普通元器件指電阻、電容、繼電器等元器件。在大量使用后，發(fā)現(xiàn)它們的失效規(guī)律如圖2－6所示。該曲線形狀像一條船或一個浴盆，所以也稱為船形曲線或浴盆曲線。該曲線可明顯分為三個階段。

圖2－6　普通元器件失效規(guī)律

1－早期失效階段　2－偶然失效階段　3－耗損失效階段

(1)早期失效階段。該階段失效特點是失效率較高，但隨著元器件工作時間的增加，失效率迅速降低。主要是由于設計、制造上的明顯缺陷所引起的，如用了不合格的原材料，裝配中的明顯錯誤，所以一旦使用，問題馬上表現(xiàn)出來，去掉這些元器件后，失效率馬上降下來了。采取的措施主要是通過對原材料和生產(chǎn)工藝加強檢驗和質(zhì)量控制，可以大大減少早期失效率。在出廠前對元器件進行篩選、老煉工藝，剔除失效元器件，使出廠的元器件保持在較低的失效率水平。

(2)偶然失效階段。經(jīng)過早期失效階段后，元器件的失效率迅速降低，并且基本穩(wěn)定下來，即此時的失效率λ(t)為常數(shù)。質(zhì)量不合格的元器件在第一階段已剔除;元器件在這一階段發(fā)生失效的主要原因是一些意外的、偶然因素造成的，如受到了機械撞擊而造成的元器件破損，電壓突然升高造成的元器件燒毀。元器件都使用在這一階段，所以該階段也稱為使用壽命期。如何避免偶然因素的發(fā)生以減少失效，如何延長該階段的時間以延長壽命，都是這一階段需要研究的問題。

(3)耗損失效階段。這一階段失效率的特點是元器件失效迅速上升。其原因是元器件已超過其使用壽命，由于機械磨損，材料的老化、氧化等，所以故障隨時可能發(fā)生，失效迅速上升。該階段的產(chǎn)品應作報廢處理，以免造成重大的人身、經(jīng)濟損失。

2．半導體器件的失效規(guī)律

如圖2－7所示，它只有早期失效階段和偶然失效階段，沒有耗損失效階段。這是因為半導體器件不存在材料的老化、氧化及應力破壞等因素。

圖2－7　半導體器件失效規(guī)律

1－早期失效階段　2－偶然失效

3．元器件的失效水平

了解國內(nèi)外元器件的失效率水平，對電子設備的可靠性設計是很重要的。它可以幫助設計者選用何種元器件。

表2－2為國外元器件的失效率水平。表2－3為國內(nèi)某300路載波電纜通信設備用的無人增音機中的元器件失效率水平，可供設計時參考。

從表2－3可以看出，薄膜電容器、紙介、瓷介電容器的失效率為2fit和5fit，即100萬個元器件中工作1 000小時后出現(xiàn)2個或5個失效元器件。這樣高的失效率分配要求標志著我國高的元器件水平。

表2－2　元器件實際失效率

表2－3　無人增音機元器件失效率