Рис. 8.4. Общий вид зависимости ИО элементов

" (V от времени

немного, то НО мере их изъятия из совокупности («выжигание» дефектов) надежность всей партии улучшается. Отказы в течение периода нормальной эксплуатации принято объяснять причинами случайного характера (перегрузки и т. п.), а также скрытыми производственными дефектами или несовершенством конструкции, и, наконец, отказы во время периода старения чаще всего связывают с износом и старением элементов. Момент окончания периода приработки будем обозначать символом tb (от английского bum-in-выжигание), а момент начала периода старения-(от английского wearout-износ).

Во-вторых, в отличие от функции ИО графические изображения других функций {R, F, f) не обладают такой наглядностью. Так, если на рис. 8.4 изобразить функцию R{t), то она на всех участках будет монотонно убывающей и для определения наличия периодов приработки и старения, а также для определения моментов и потребуется применение специального математического аппарата, тогда как по графику зависимости ответы на эти вопросы во многих случаях очевидны.

Классификация режимов работы СПП по критерию надежности. Для того чтобы разобраться с многообразием перечисленных ПН, а также для успешного решения задач расчета надежности СПП в различных режимах необходимо ввести классификацию РЭ СПП с точки зрения их надежности. В соответствии с [8.7] все РЭ делят прежде всего на циклические и нециклические (стационарные). В циклических РЭ в качестве ПН выступает число циклов или повторений тех или иньк воздействий, вьщерживаемых приборами до отказа. В нециклических РЭ в качестве ПН выступает ВБР или ИО. Это деление отражает реально существующую систему ПН СПП. Объективной причиной ее возникновения является тот факт, что в нециклических режимах ПН есть функции непрерывного параметра - времени работы, тогда как значения ПН в циклических режимах зависят от дискретной переменной-числа циклов. 342

I Режимы эксплуатации СПП I

Нециклические K,tg \

Циклические N

%=f(Tj,U/U„)

Рис. 8.5. Классификация режимов эксплуатации СПП с точки зрения их надежности. (В нижнем ряду прямоугольников даны показатели, которые наиболее удобны для расчета надежности СПП в эксплуатации)

Физической основой данной классификации является отсутствие в нециклических режимах работы дбминируюпщх механизмов отказа, т. е. эти режимы характеризуются многообразием видов и причин отказов, их взаимодействием и взаимоналожением. В циклических режимах, напротив, существуют преобладающие механизмы отказов, причем но тому, какие именно механизмы являются доминирующими, циклические режимы удается разделить еще на три подгруппы. В итоге приходим к схеме классификации, в соответствии с которой все РЭ СПП делят на следующие режимы (рис. 8.5):

стационарный (или нециклический);

электротермоциклирования (далее просто термоциклирова-ние);

импульсного циклирования; •

токовых перегрузок. : .

Под стационарным режимом понимают режим работы, в котором в качестве ПН используют ВБР или ИО, зависящую в первую очередь от средней температуры структуры Tj и загрузки приборов по напряжению U/Urm-

X=f{Tj, U/Urm),

где С/км=min(С/влм/ Urrm}; [/-амплитудное значение напряжения рабочей частоты, прикладываемого к прибору. Если к прибору прикладывается и прямое t/p, и обратное Ur напряжения, то U=max{UD, Ur}.

Под режимом термоциклирования понимают режим работы, в котором в качестве ПН используют число циклов Nc средней температуры структуры, выдерживаемое приборами до отказа и зависящее от амплитуды колебаний средней температуры за один цикл AT:

Nc=f{AT).

Под режимом импульсного циклирования понимают режим работы, в котором в качестве ПН используют число циклов Np мгновенной температуры структуры, выдерживаемое приборами до отказа и зависящее от амплитуды колебаний температуры «горячей точки» ДГ за один цикл:

Под режимом токовых перегрузок понимают режим работы, в котором в качестве ПН используют число импульсов тока или тока аварийной перегрузки Ns, выдерживаемое приборами до отказа и зависящее от амплитуды импульса тока Is.

Ns=f{Is).

Связь последних трех режимов с механизмами отказов следующая. Отказы в режиме термоциклирования определяются усталостными явлениями в контактных соединениях приборов, отказы в режиме импульсного циклирования-усталостными явлениями в «горячей точке» в окрестности управляющего электрода, отказы в режиме токовых перегрузок-накоплением повреждений в объеме структуры и в области контакта структуры с термокомпенсатором.

Рассмотрим последовательно зависимости ПН СПП от режимов работы сначала для нециклических, а затем для циклических режимов применения.

Нециклические режимы. Модели зависимости ИО СПП от времени и нагрузки. Как уже отмечалось, при стационарных внешних условиях зависимость функции ИО от времени имеет вид кривой, показанной на рис. 8.4. Создание модели надежности для функции ИО означает определение вида и параметров закона распределения отказов для каждого из участков кривой X{t). Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных данных о моделях ИО для СПП, рассмотрим некоторые наиболее употребительные в теории и практике надежности законы распределения отказов.

В табл. 8.1 приведен необходимый минимум- сведений о наиболее часто встречающихся функциях распределения. В левой колонке дано название распределения и его условное обозначение. Во второй колонке приведены пределы, в которых может изменяться переменная t, и ограничения на параметры данного распределения. В третьей и четвертой колонках даны формулы для ВБР и ИО соответственно. В пятой колонке показан качественный характер функции [t) для данного распределения. В шестой колонке приведены среднее значение и дисперсия наработки до отказа, выраженные через параметры распределения. Заметим, что во всех распределениях вместо

Для диодов этот режим отсутствует.