Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления

единицу времени;

·     частота отказов

₍₇₎         

Понимается плотность вероятности времени работы изделия до первого отказа, статистически оно определяется как отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу испытываемых изделий, при условии, что все вышедшие из строя элементы не восполняются;

·     средняя частота отказов

₍₈₎         

Понимается отношение числа отказавших изделий в единицу времени к числу испытываемых изделий при условии, что все вышедшие из строя изделия заменяются новыми.

          Критериями надежности могут быть также и коэффициенты, характеризующие различные показатели надежности РЭА, как то:

·     коэффициент готовности

(9)    

где    tp - время исправной работы РЭА,

          tn - время вынужденного простоя,

          n - число перерывов в работе за определенный календарный срок.

Кг показывает вероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени;

·     коэффициент вынужденного простоя

(10)   

Показывает вероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени;

·     коэффициент профилактики

₍₁₁₎        

Показывает отношение числа часов, потраченных на профилактику и ремонт аппаратуры, ко времени ее исправной работы, взятых за один и тот же календарный срок;

·     частота профилактики

₍₁₂₎        

где    n - число ремонтов РЭА,

          m - число профилактических осмотров.

Понимается как отношение числа осмотров и ремонтов РЭА ко времени ее вынужденного простоя и времени ее исправной работы в течение определенного календарного срока;

·     коэффициент отказов

₍₁₃₎        

где    ni - число отказов РЭА вследствие выхода из строя данного типа элементов (например, диодов, конденсаторов и т.д.);

n - число отказов РЭА, вызываемых выходом из строя любых элементов, входящих в ее состав.

Понимается как отношение числа отказов РЭА из-за выхода из строя данного типа элементов к общему числу отказов РЭА, т.е. отмечает наиболее часто выходящие из строя элементы РЭА;

·     относительный коэффициент отказов

₍₁₄₎        

где    Ni - число элементов i-того типа РЭА,

          N - общее число элементов в РЭА;

·     коэффициент расхода элементов

₍₁₅₎        

где    ai - число вышедших из строя элементов i-того типа,

          вi - число вышедших из строя элементов i-того типа, изъятых в процессе профилактических осмотров и ремонта,

           t - время, в течение которого проводится испытание РЭА;

·     коэффициент стоимости эксплуатации

₍₁₆₎

где     Cэ - эксплуатации РЭА в течение одного года;

          Cи - стоимость изготовления РЭА.

Понимается как отношение одного года эксплуатации к стоимости ее изготовления;

·     прочие коэффициенты.

Критериями надежности могут быть и различные отношения действительной и идеальной характеристик работы РЭА. Характеристикой надежности называют количественное значение критерия надежности для конкретной детали, узла, системы и т.д. Количественная оценка надежности позволяет: производить расчет надежности; сформулировать требования, предъявляемые к надежности вновь разрабатываемой РЭА; рассчитать предполагаемые сроки службы РЭА, сроки планового ремонта и профилактических работ.

2. Отказ. Виды отказов. Дефекты.

Вторым фундаментальным понятием теории надежности является понятие отказа.

«Отказ - это событие, после возникновения которого изделие утрачивает способность выполнять заданные функции». Отказы по [2] классифицируют по следующим признакам:

· по степени влияния на работоспособность изделия (полные и неполные);

· по физическому характеру непосредственного проявления (катастрофические (внезапные) и параметрические));

· по связи с другими отказами (зависимые и независимые);

· по времени существования (устойчивые (необратимые), временные (обратимые, устранимые) и перемежающиеся (мерцающие)).

          Основным является разделение отказов на внезапные и постепенные.

Внезапным отказом НАЗЫВАЕТСЯ ТАКОЙ ОТКАЗ, КОТОРЫЙ ВОЗНИКАЕТ В РЕЗУЛЬТАТЕ СКАЧКООБРАЗНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗДЕЛИЯ.

Постепенный отказ - это отказ, возникший в результате постепенного изменения характеристик изделия. Отказ вспомогательных элементов, не влияющих на надежность, называют второстепенной неисправностью. Второстепенные неисправности подразделяют на дефекты и неисправности. Дефектами называются неисправности, которые в момент их обнаружения не приводят к повреждению или нарушению работы и регулировке прибора, но могут в будущем вызвать подобные явления.

Неполадками называются неисправности в работе прибора, не оказывающие влияние на выполнение им основных функций.

Отказы полупроводниковых приборов (ППП) по [3] по их внешним проявлениям разделяются на короткие замыкания, обрывы и изменения параметров. Первые два типа отказов относятся к «катастрофическим», последний - к «деградационным» отказам.

Основным механизмом коротких замыканий в ППП-структурах является теплоэлектрический пробой, который условно делится на три стадии:

· Электрический пробой, т.е. туннельный либо лавинный. Первая стадия считается обратимой;

· «Второй пробой» - стадия мощного, резкого увеличения тока через ППП, что приводит к сильному локальному разогреву одного из участков ППП;

· Необратимая трансформация ППП за счет сильного локального разогрева, протекающим через ППП электрическим током. Образуется либо проплавленные структуры, либо обрыв внутреннего соединительного проводника, либо образование проводящего канала между разными структурами ППП.

          Перечислим основные дефекты, приводящие к короткому замыканию в результате теплоэлектрического пробоя:

·     плохое (неполное) соединение кристалла с корпусом;

·     неравномерное распределение тока в структуре. Сравнительно редко короткие замыкания возникают в результате случайного попадания внутрь корпуса ППП токопроводящих частиц. Замыкания электродов структуры с кристаллом возникают иногда из-за провисания внутренних проводников вследствие их избыточной длины.

                Основными механизмами обрывов в цепях электродов ППП являются следующие:

·     механические разрушения соединений кристалла с корпусом или сварных соединений внутренних проводников с другими элементами конструкций при воздействии вибрации, ударов, больших линейных ускорений;

·     химические и электрохимические разрушения соединений и металлических пленок;

·     рост интерметаллической базы в местах соединения разных металлов и «расслоение» структуры. Специфические обрывы возникают иногда вследствие значительных напряжений в проводниках прибора, залитых пластмассой. Температурные коэффициенты линейного расширения  металла проводника и пластмассы различны