电子元器件可靠性降额设计判定表
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元器件降额准则一览表
一、电容
二、晶体、晶振
对于大多数晶体而言,推荐的供电电源是不能进行降额的,因为这样可能会达不到其额定功率。
要参考正确的器件规格或制造商的资料。
对于工作
温度,要保证晶体在最高的温度和最低的温度限制范围之内,这样才能保证得到正确的额定频率值。
最高工作温度需小于器件最高允许工作温度10度以上。
最低工作温度需大于器件最低允许工作温度10度以上。
对于恒温晶振,只需考虑机箱内晶振周围的空气温度小于晶振运行的最高工作环境温度10度,最低工作温度高10度。
三、电阻
四、二极管
五、晶极管
六、磁性器件:变压器和电感的降额要求:
七、微电路
*商业等级微电路的主要降额因素是温度。
八、保险丝:UL/IEC保险丝降额要求
九、连接器
十、开关
十一、电源。
5-可靠性设计-降额设计可靠性设计--降额设计张晓明1/39内容提要1。
概述 2。
主要电⼦元器件降额应⼒选取 3。
降额设计应注意的问题 4。
降额设计准则1 概述定义降额(derating):元器件使⽤中承受的应⼒低于其额定值,以达到延缓其参数退化,提⾼使⽤可靠性的⽬的,通常⽤应⼒⽐和环境温度来表⽰。
额定值(rating):元器件规格书允许的最⼤使⽤应⼒值。
应⼒(stress):影响元器件失效率的电、热、机械等负载。
应⼒⽐(stress ratio):元器件⼯作应⼒与额定应⼒之⽐。
应⼒⽐⼜称降额因⼦。
1 概述施加在电⼦元器件上的电应⼒,热应⼒⼤⼩直接影响电⼦元器件的失效率⾼低。
?爱林( Erying )模型,⽤来描述承受两种不同应⼒的寿命模型,其中⼀种应⼒为温度。
其⼀般形式为 ?寿命τ=A/SnB exp(Ea/kT)许多物理现象和化学反应过程,除了温度有关外,还与很多⾮温度应⼒如电压、湿度、机械应⼒等密切相关,这时,需要⽤Eyring模型。
它是⼀种反应速度论模型,它描述了温度、电压等多种应⼒和寿命之间的关系。
5/391 概述施加在电⼦元器件上的电应⼒、热应⼒⼤⼩直接影响电⼦元器件的失效率⾼低。
?表1.1给出了某些电容器通过降低其使⽤电压⽽使其失效率有 2-3个数量级的降低。
?表1.2给出了⾦属膜电阻器降低其使⽤功率⽽使其失效有2个数量级的降低。
表1.1 部分电容器失效率降额因⼦值负荷⽐降额因⼦产品类型CJ10⾦属化纸电容器 CL12涤纶电容器 CH40纸膜复合电容器 CY云母电容器 CA固定钽电容器使⽤电压与额定电压的⽐值1VH1.0 1.0 1.0 1.0 1.00.8 VH2.93×10-1 4.98×10-1 2.14×10-13.44×10-1 1.5×10-10.6 VH6×10-2 2×10-1 2.9×10-2 8.68×10-2 6.9×10-30.5 VH2.19×10-2 1.15×10-1 8.26×10-33.16×10-2 2.3×10-30.4 VH6.34×10-3 5.7×10-2 1.76×10-3 1.24×10-2 1.38×10-30.3 VH1.32×10-32.32×10-2 2.4×10-43.15×10-3 7/39表1.2 RJ⾦属膜电阻器应⼒降额特征降负荷系数功率100%33%10%5%1%平均失效率(40000h)失效率减额因⼦减低倍数1PH 6.46×10-7 -0.33 PH 2.28×10-8 290.1 PH 3.59×10-9 1800.05 PH 6.78×10-9 900.01 PH -8/391 概述降额是有限度的。
元器件降额准则一览表
二、晶体、晶振
对于大多数晶体而言,推荐的供电电源是不能进行降额的,因为这样可能会达不到其额定功率。
要参考正确的器件规格或制造商的资料。
对于工作温度,要保证晶体在最高的温度和最低的温度限制范围之内,这样才能保证得到正确的额定频率值。
最高工作温度需小于器件最高允许工作温度10度以上。
最低工作温度需大于器件最低允许工作温度10度以上。
对于恒温晶振,只需考虑机箱内晶振周围的空气温度小于晶振运行的最高工作环境温度10度,最低工作温度高10度。
*商业等级微电路的主要降额因素是温度。
电路设计元器件降额标准1、晶体管/MOSFET:反向电压:0.7 0.8MOSFET栅源电压:0.6 0.7三极管集电极、发射机电压:0.7 0.8三极管集电极电流:0.7 0.8正反向电流:0.7 0.8温湿度0.7 0.82、二极管正向电压:10%稳定电压(稳压二极管):反向漏电流+200%恢复开关时间+20%反向电压0.7 0.8电流0.7 0.8功率0.65浪涌电压、电流0.7 0.8温湿度0.7 0.83、断路器熔断电流:0.75 0.9 阻/容性负载0.4 0.5 感性负载0.2 0.35 电机温度:Tmax-204、保险丝电流>0.5A 0.45~0.5电流<0.5A 0.2~0.4环境温度超过25度时,按0.005/oC增加降额5、可控硅,闸流管控制极正向压降10%漏电流+200%开关时间+20%其它指标同二极管6、光电器件指标同二极管7、电阻/电阻网络电压0.75功率0.6 0.7封装2512 2010 1206 0805 0603 0402 0201 功率 1 1/2 1/4,1/8 1/10 1/16 1/16 1/32最大电压200 200 200 100 50 50类型片式金属氧化膜水泥电阻功率1/4 1W/2W/5W 5W及以上8、绕线电阻电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型9、热敏电阻电压:电源电压80%功率:0.5 0.5温度:TMax-1510、压敏电阻电压:0.75功率:0.6 0.7不靠近发热可燃器件,离开其它器件3mm11、非绕线电位器电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型12、电容器固定纸、塑料薄膜电容/玻璃铀/固定云母/固定陶瓷/ 电流、电压0.6 0.7温度Tmax-10铝电解电压、电流0.6 0.7钽电解电压、电流0.5 0.7温度Tmax-20钽固体电解电压电流0.8 0.9 20V以下0.7 0.8 25V以上温度Tmax-20可变电容器电流、电压0.5浪涌电流电压0.6 0.7温度Tmax-1013、电感热点温度Tmax-10~25 Tmax-15~0工作电流0.6~0.7瞬态电压电流0.9介质耐压0.5~0.6电压0.714、磁珠工作电流0.6~0.7瞬态电压0.915、继电器<100mW不降额电阻负载:0.75~0.90电容负载(最大浪涌电流):0.75~0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝0.5 0.7 水印继电器(VA)线圈释放电压0.9最小~1.1最大温度额定-20振动额定60%16、开关<100mW不降额电阻负载:0.75~0.90电容负载(最大浪涌电流):0.75~0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝触点额定电压0.5 0.7功率0.5 0.717、电连接器电压0.7 0.8电流0.7 0.85温度Tmax-25 Tmax-2018、晶体温度:最低+10,最高-1019、光学器件光纤光源:峰值输出功率0.5峰值电流0.5结温设法降低光纤:温度:低温+20,高温-20张力:光纤20%拉力,光缆50%拉升值弯曲半径:最小允许值200%光纤连接器:温度:Tmax-25 Tmax-20。