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          元件的可靠性試驗

          文章出處:東莞市瓷谷電子科技有限公司 所屬分類: 知識分享

                元件的可靠性試驗是取得可靠性數據的主要手段,也是對元件作出可靠性估計的依據,影響元件可靠性的因素很多:廣義的外部應力(如電應力:電流、電樂、電功率;環境應力:溫度濕度低氣壓輻射等;機械應力:振動沖擊、加速度等)都會使元件的性能和壽命受到影響。所以,可靠性試驗的目的是模擬各種外部應力的綜合作用,以獲得符合實際的失效率數據和分析各種應力對元件性能及壽命的影響特征和程度,從而對失效機理作出符合實際的分析。據此,可靠性試驗大致可分為壽命試驗和環境試驗兩大類。簡要介紹如下。

                壽命試驗是對已經認定合格的元件在-定的電壓和溫度的條件下進行長期試驗,測定與試驗時間對應的元件累積失效率(通常以百分率表示)并作圖得出元件的失效特性曲線(即失效分布曲線,見圖2.29)。其中對應于試驗時間T1,元件累積失效百分率明顯上升(此時元件大量失效),T1即為這批元件的有效工作時間;與元件破壞50%所對應的試驗時間2即為該批元件的平均壽命時間,通常用來比較各類元件或生產線上不同批次元件的相對質量。進行壽命試驗需要相當長的時間[如失效率為100菲特(即0.01%每千小時)的元件在一千萬個元件小時內有一支失效],因此采取加速壽命試驗的方法來縮短試驗時間。流

                加速壽命試驗是對為數有限的試樣,施加高于正常應力的條件下進行的壽命試驗使元件加速失效,從而在較短的時間內獲得所需要的可靠性數據,由此推算出工作條件下的元件失效率。;

              試驗表明:試驗溫度一定時 ,元件的壽命(t)與外加電場( E)間的關系為

               式中A為與元件類型有關的常數,n為老化速度特性指數。由此可見,若在各組元件上施加額定場強(或電壓)的不同倍數的場強(或電壓)并測出各組元件的壽命時間,用lgE(或lgU)對lgt作圖可得一直線(見圖2.31)。則可根據要求的加速程度,由圖(2.31)來求取直線的斜率(n),即老化速度指數,截距IgA1,再由n、lgA1來選定施加場強(或電壓)的倍數。另外,亦可由加速壽命試驗所得到的壽命時間通過式(2.50)來推算額定工作電壓下元件的壽命。即



                實驗表明:不同介質類型電容器的n取值范圍為0.1~0.5。通常用m=1/n來表征老化性能特征:浸潰紙的m為4~6;含鈦陶瓷的m為8~9。如若U加=2U額,則對于紙介或含鈦陶瓷電容器,每試驗1小時,分別等于工作電壓下32小時和512小時的效果,使試驗時間大縮短。

                在提高電壓進行加速壽命試驗時,應根據電容器類型選擇適當的倍數,以不超出其極限能力而避免造成破壞。如對于紙介電容,般取U為(1.2 ~ 2)U,最大不超過3-4倍。
           
                當工作場強一定時,試驗溫度與電解性老化引起的壽命時間的關系符合指數關系。即


                式中T1、T2 分別為相同場強條件下,與試驗溫度t1、t2 所對應的壽命時間,β為與介質類型有關的系數。在某些類型電容器中,可用式(2.52)所示的經驗公式,式中τ1\τ2 的意義同式(2. 30),K為某類電容器的溫度加速系數。與下式
           
                相比,K= lg(2/β)??梢酝ㄟ^測定在不同溫度下若千組試樣的壽命時間,據式(2.51)作壽命時間與溫度的關系圖,圖中直線的斜率即為β,由此可求取K值。K值通常隨試驗電壓升高而增大,對于紙電容β=0.03,這時K= 10%,即當溫度每升高10C ,溫升后的壽命將縮短-半。

                用與電壓加速壽命試驗相仿的原理,可根據要求的加速程度,由lgt~t的直線關系來選定溫升要求,也可由溫度加速壽命試驗求得的壽命時間來推算額定溫度條件下的元件壽命。

                若同時提高電壓和溫度來進行加速壽命試驗,則元件壽命時間與試驗電壓、溫度間的關系如圖2.32所示。符合下式所表示的特征:
             
            式中τ、tr分別為1、U及t2、U2時的壽命時間。
             
            由圖2.32可見:在溫度h下將試驗電壓從U提高到U2,試驗時間可從τ下降到T2,若溫度上升到n則試驗時間由T2縮短至r3,從而大大縮短了試驗時間。


          此文關鍵字:元件的可靠性試驗,元件的可靠性試驗,電容

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