Для расчета необходимо знать

При этом препятствует что

Уточненные расчеты надежности.

Где

Надежность полупроводниковых приборов.

Полупроводниковые приборы чувствительны к перегрузкам как по I так и по U

Для германиевых диодов и транзисторов интенсивность лежит в интервале.

λ_о= (1.5 …… 3) * 10^-6 1/ч

Для кремневых λ_о = 1*10⁶ 1/r

Для микромодулей и микросхем λ_о = 0.01 *10^-6 1/ч

Отказы к полупроводниковых приборов бывают постепенно и внезапно для синелевых диодов характерны постепенные отказы. Для транзисторов чаще всего внезапные отказы, пробой коротким замыканием и реже всегообрыв обрыв, перегорание соединений.

Постепенно отказы в транзисторах характеризуются понижению Кус по току и ростом неуправляемого обратоного тока.

Полупроводниковые приборы чувствительны к перегрузкам, особенно точечные, они выходят из строя за тысячные доли секунд. Причина этих отказов малая тепловая инертность.

Причины перегрузок

-Переходные процессы

-Кратковременное повышения U

-Изменения параметров других приборов

К^VTн = Рф / Рн (для транзисторов)

(2.19)

Р_ф фактическая рассеиваемость на мощности на коллекторе

Р_н допустимая мощность, которая может рассеяна на коллекторе

Надежность полупроводниковых приборов также сильно зависит от температуры, так для германиевых диодов при температуре окружающей среды больше 20˚С предельно допустимая мощность, рассеиваемость на коллекторе определяется следующим образом.

Ркmax = 90˚С – t корпуса˚С / 2˚С/Вт

(2.20)

Кроме того, при повышении температуры растет I_обр он увеличивается в 2 раза на каждые 10˚С, то есть имеет экспоненциальное значение

Повышенная влажность приводит к коррозии. Попадание влажности на полупроводниковые материал, выводит прибор из строя, особенно сильно влияет на надежность радиации.

Производятся на последнем этапе проектирования. По готовым схемам определяется температура и электронная нагрузка на каждый элемент.

Сущность метода уточнения расчета с учетом режимов работы элементов состоит в том, что вместо средне групповых значений отказов в формулу подставляется интенсивность отказов λi(ν) зависящая от режимов работы и температуры элементов λi(ν) – определяется по формулам, таблицам или графикам

1) Справедлив экспоненциальный. Закон надежности

2) Отказы элементов взаимно не зависящий

1) Режимы работы каждого элемента, то есть Кн и температуру

2) Количество элементов каждого типа

3) Интенсивность отказов элементов различных типов при соответствующих режимах λ_i(ν)

Расчет производиться по тем же формулам что и приблизительный расчет.

к Λ (ν) = ∑ Niλi(ν) i=1

(2.21)

To = 1/ Λ (ν)

(2.22)

P(t) = e^-^Λ^(^ν^)t

(2.23)

Расчет удобно производить покаскадно в следующем порядке.

1) Производиться разделение аппаратуры на блоки, узлы и каскады и на основании этого высчитывается структурная схема надежности

2) В каждом блоке производится детальный анализ элементов темповых режимов и определяется К_н элементов.

3) Определяется интенсивность отказов элементов при заданных режимах λ_i(ν)

4) Рассчитывается интенсивность отказов блоков по формулам

5) Определяется общая интенсивность отказов систем

6) Определяется остальные количественные характеристики надежности.

Пример1: расчет надежности RC – фильтра при различных режимов его работы

1).К_н = 1;t=80˚С →λ₁(ν) = (2+2*10)*10⁶ =22*10⁶ 1/r

2). К_н =0.5; t=40˚С → λ₂(ν) = (0.9 +2*0.15)*10⁶ = 1.2*10 1/r

Результаты сводятся в таблицу

Структурная схема надежности

Надежность увеличивается в 20 раз

Пример2 Определит вероятность безотказной работыв точении 10000 часов без учета и с учетом усл. работы тригера.

R1,R2 – сопротивление МЛТ–0.5–620 Ом

R3,R4 – МЛТ – 0.25 – 3.3 кОм

R5,R6 – МЛТ – 0.25 – 10 кОм

С1,С2 – слюденной конденсатор

Un – 20В

VT1,Vt2 – МП 40, Рн = 100мВт

U_n = 12В

Е_сm = 6В

Решение

1.определение Кн элементов

I_к = Un – ΔUVT2 / 620 =(12 – 0.5)/620 = 20*10^{-3 A}

К ^R1R н = Р_ф / Р_н = I²_к * R²2 / 0,5 = (20 * 10^-3)²*620/ 0.5 = 0.5

I=12–0,5/(R1 R2)=(12–0,5)/(620+3300)=3,5*10-³ A

К ^R3R4н = I² R3/0,25 = 0.16

К^R5R6н =0,1

К ^С1С2н = U_ф/U_н = 12 / 20 = 0.6

К ^VT1VT2н = Р_ф/Р_н =(20 * 10^-3 А * 0.5 В)/ 100 * 10^-3 Вт = 0.1

Тепловой расчет определяется t˚C элементов

Обозначение в схеме	Тип элемента	N i	Кн	t˚C	α1	λ1(ν)*10^-6	Niλi(ν)10^-6	λо 10^-6
R1 R2	МЛТ-0.5-620 Ом		0,5		0,45	0,23	0,46	0,5
R3 R4	МЛТ-0.25-3.3 кОм		0,5		0,25	0,1	0,2	0,4
R5 R6	МЛТ-0,25-10кОм		0,5		0,1	0,175	0,07	0,14
С1 С2	КСО1		0,5		0,6	0,208	0,25	0,5
VT1 VT2	МП- 40		0,5		0,1	0,2	0,92	1,84

Определить интенсивность отказа триггера без учета условий эксплуатаций.

1. Λ_т1 (ν) = (2*0.5 +2*0.4+2*0.4+2*1.2+2*4.6) * 10⁶ = 14.2 * 10⁶ 1/ч

2. Λ_т2 (ν) = (0.46+0.2+0.14+0.50+1.84) = 3.14 * 10⁶ 1/ч

-14.2*10^-6*10^-4

1.Р (10000) = е = 0,8694

-3.14 * 10^-6* 10⁴

2.Р(10000) = е = 0.9704

Наработка на отказ.

Т_о1 = 1 / λ(ν) = 7042 ч

Т_о2 = 31847 ч

Опыт эксплуатации аппаратуры показывает, что при достаточно высокой частоте включения происходит повышение интенсивности отказов. Интенсивность отказов можно определить

λ(ν) = λ_р(ν)+ λ_цn

где

λ_р(ν) интенсивность отказов при непрерывной работ аппаратуры

λ_ц интенсивность отказов на 1 цикл включения

n средняя частота включения в час

λ_р(ν) = λ_оα₁α₂

Если при определенных характеристиках надежность системы на интервале t окажется, что часть этого времени находится в выключенном состоянии, то есть t_хр=t-t_р,то необходимо учитывать, что в выключенном состоянии интенсивность λ_хр меньше интенсивности отказов λ(ν)

Учитывая работу хранения и выключения аппаратуры, вероятность безотказной работы системы или элемента можно определить из следующего выражения.

P(t) = exp [-λ_p(ν) t_p (1+α*z+φ*N*/t_p)]

где

α = λ_хр| λ_p(ν); φ = λ_ц| λ_p(ν); z = T_xp / t_p

где

λ_хр интенсивность отказов аппаратуры в выключенном состоянии

для полупроводниковых приборов λ_хр = (0.01 ÷0.1)

N* обшее число включений за рассмотренный промежуток t

Дата добавления: 2015-04-30