в соответствии с этим в случае «а» целесообразно говорить о таком максимальном значении di/dt, которое СПП может выдержать лишь ограниченное число раз (в пределе-1 раз). Будем называть это значите аварийным и обозначим его как (di/dt)M- В случае «б» целесообразно говорить о таком максимальном значении dijdt, которое прибор выдержит в течение всего своего срока слзжбы при приложении с предельно допустимой частотой. Назовем это значение повторяющимся (di/dt)-{di/dt)- Вопрос о необходимости четко разграничивать эти величины в отечественной литературе независимо друг от друга был одновременно поставлен в работах [8.38, 8.39]. В [8.39] показано, что проблема г/Л-стойкости тиристоров-это, по существу, проблема надежности силовых тиристоров в тех режимах, где преобладают механизмы отказов, связанные с быстрым и локальным вьщелением энергии в окрестности управляющего электрода. При этом средняя температура структуры Tjy может быть постоянной или слабоменяющейся функцией времени, а температура «горячей точки» (Ts) совершает значительные колебания (АТ,). Число импульсных циклов до отказа обозначим Np. Величина Np согласно данным работ [8.40-8.42] зависит от ДГ,,, в соответствии с выражением

Np=0p/{AT,,), (8.8)

где Фр и г-константы, зависящие от типа прикорл. Графргаес-кое изображише результатов зазанных рабоч .uiiio на рис. 8.9 пунктиром (/-III). В [8.40] формула (8.8) приведена в следующем виде:

Np=(270/AT,y (8.9)

В работе [8.43] на основе одной из моделей длительной прочности [8.44] теоретически обосновано выражение, аналогичное (8.8). Другие полученные в [8.43] теоретические формулы использовать не будем, так как значения входящих в них констант неизвестны. Следует отметить еще две работы, посвященные проблеме (г/О-стойкости, В [8.45] показано, что снижение di/dt с 720 до 480 А/мкс увеличивает Np для тиристоров типа Т-630 от 22 650 .примерно до 9 • 10 циклов. В работе [8.46] приведены данные, показывающие зависимость числа циклов до отказа от величины di/dt для быстродействующих тиристоров типа ТБ 143-320 (400). Согласно этим данным аварийное di/dt для СПП этого типа близко к 38 кА/мкс.

Так же как и в случае с обычной циклостойкостью, необходимо указывать, что понимают под величиной Np. По тем же причинам, какие изложены выше, в качестве ПН рекомендуем применять медианное число циклов до отказа 360

10S3 г

i i \-l

1Ю гю 5io /С

/V, циклов

Рис. 8.11. Функции распределения вероятности отказов силовых тиристоров в режиме импульсного циклирования:

У-Т-630; 2-Т142-40-16; Т-630 [8.45];-----расчет по ГОСТ 27.503-81

JVp. Данные о виде закона распределения величины JVp в литературе практически отсутствуют. Лишь в [8.10] представлены результаты, согласно которым значение iV для тиристоров типа Т-160 имеет логарифмически нормальное распределение. На рис. 8.11 приведены эмпирические функции распределения отказов СПП типов Т-630 (крестики) и Т142-40 (кружочки) в режиме импульсного циклирования при лабораторных испытаниях. Кроме того, там же нанесены (треугольники) данные работы [8.45]. Анализ рисунка показывает следующее. Наклоны эмпирических функций распределения для различных приборов, очень близки, что дает основание предположить схожесть механизмов отказа у данных типов СПП в этом классе режимов. У приборов типа Т142-40-16 функция распределения наработки до отказа имеет явный излом при iVp 1,5 • 10 циклов. Это означает, что в указанной области имеет место другой механизм отказов, чем при относительно малом числе циклов (то же, но в виде плавного изменения наклона, видно из данных работы [8.45]).

Следует заметить, что в работах [8.40-8.42, 8.45-8.47] отсутствуют данные, которые необходимы для точного понимания представленных результатов, т. е. не указаны либо планы испытаний, либо объемы выборок, либо критерии отказов, либо и то, и другое и т. д. Поэтому к этим данным следует относиться с известной осторожностью.

Рассмотрим режим, который назван режимом токовых перегрузок. Так же как и выше, можно задать два вопроса:

а) при какой амплитуде тока прибор выйдет из строя за один импульс?

б) сколько импульсов тока заданной амплитуды выдержит прибор?

Анализ литературы (см. [8.14]) показывает, что большинство работ, посвященных ударным токам СПП, направлено на решение первого вопроса. Физические процессы, приводящие к отказам СПП при многократном воздействии ударного тока, в настоящее время практически не изучены. Исследованию поведения силовых тиристоров в режимах токовых перегрузок посвящено лишь несколько экспериментальных работ [8.10, 8.48-8.51]. В [8.10] приведены результаты испытаний тиристоров типа Т-160. Показано, что функция плотности распределения отказов во времени удовлетворительно описывается суммой двух логарифмически нормальных кривых. В [8.49] исследовалась возможность прогнозирования числа импульсов тока заданной амплитуды, которое вьщержат тиристоры до отказа. Заметим, что в зарубежной нормативно-технической документации существует ограничение на это число. Оно составляет несколько сотен импульсов [2.10]. Попытки построения модельных представлений о надежности СПП при многократном воздействии импульсов тока перегрузки предпринимались в работах [8.51, 8.52]. Вероятность безотказной работы в этом РЭ сильно зависит от амплитуды тока [8.48, 8.50], однако аналитический вид этой зависимости в настоящее время отсутствует.

Наконец, для тиристоров типа Т-630 одним из авторов обзора [8.14] показано, что в зависимости от сочетания таких параметров тиристоров, как rj и Uo, можно с определенной вероятностью (см. [8.14]) прогнозировать СПП, вьщержива-ющие 100 и более импульсов ударного тока без приложения напряжения.

8.3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И КОНТРОЛЯ ПН СПП

Методы обработки экспериментальных данных. Задачей обработки статистических данных по надежности является либо определение вида и параметров закона распределения отказов, либо определение точечных и интервальных оценок какого-нибудь ПН, либо и то, и другое. При этом под оценкой понимают числовое значение ПН, определяемое по данным эксплуатации или испытаний. Здесь возможны два случая. В первом по некоторым данным находят численное значение того или иного ПН-в этом случае говорят о его точечной оценке. Во втором находят границы интервала, который