Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

Элемент будет включен , если транзистор Т3 открыт, а транзистор Т2 и диод Д закрыт. Из рис. (2.8.е ) видно, что выходная характеристика включенного элемента совпадает с выходной характеристикой (ВАХ) транзистора Т3. На характеристике можно выделить ряд участков, характерных для режима работы транзистора Т3;участок 1 соответствует насыщенному режиму работы транзистора участок один соответствует насыщенному режиму работы транзистора Т3 ( при дальнейшем увеличении Uвых ); участок 2- активному режиму работы транзистора Т3 (при дальнейшем увеличении Uвых ); участок 3- инверсному активному режиму работы транзистора Т3 (при уменьшении напряжения, когда Uвых принимает отрицательные значения) :

Элемент будет выключен, если транзистор Т3 закрыт, а транзистор Т2 и диод Д открыты . На рис. (2.8.е ) можно выделить на характеристике ряд участков , характерных для различных режимов работы транзистора Т2; участок
4 соответствует режиму отсечки транзистора Т2 ( напряжение Uвых> U1 вых); участок 5 - активному режиму работы Т2 ( Uвых< U1вых ) участок 6 - режиму насыщения транзистора Т2 ( Uвых 3,6 В транзистор Т2 находится в режиме отсечки и Iвых = 0
( т.е. Iвых практически равен тока утечки закрытых транзисторов Т2 и Т3 ).
На участке отрицательных значений напряжений Uвых ( участок 3 ,рис 3.5..е
) вид выходной характеристики определяется шунтирующим действием паразитного диода коллектор - подложка транзистора Т3.

2.9. Методы оценки надежности

Основной метод оценки надежности элементов цифровых приборов статический.

В его основе находятся испытания партии изделий на срок службы.
Поясним сущность этого метода. Если в партии элементов из N штук за время t произошло n отказов, то вероятность отказа в единицу времени определяется выражением вида

= n / (Nt) (1)

Величину l-называют средней частотой или интенсивностью отказов. Зная величину l, можно оценить вероятность безотказной (исправной) работы элемента в течение заданного времени эксплуатации по формуле.

Р = е -l t (2)

Из (2) следует, что каким бы малым ни было значение l,с течением времени вероятность безотказной работы приближается к нулю.

Среднем временем безотказной работы элемента (среднем сроком службы) принято считать величину, получаемую из условия lt =1 tср = 1 / l (3)
Например, если l = 10-5 1/ч, то tср = 105 ч (т.е. около 10 лет).

Многочисленными экспериментально- статистическими данными подтверждаются, что величина l не постоянная, она меняется с течением времени рис.2.9.1. Кривую зависимостью l=f(t) можно разделить на три участка: участка 1, на котором выявляются грубые ошибки при изготовлении элемента, загрязнении поверхности и др.; участок 2, на котором l = const, т.е. отказы обусловлены случайными, неконтролируемы причинами; участок 3, на котором l снова возрастает в результате неизбежного старения элементов, т.е. появления тех химических и физико-химических процессов, от которых неизбежна ни одна реальная структура и которые связаны с причинам действия элемента.

Применительно к элементам ЦВМ и цифровых и цифро-аналоговых преобразователями такими принципиальными факторами являются взаимная диффузия, разнородных материалов, рациональные дефекты, обусловленные космическим излучением, и.т.п. Средний срок службы (3) соответствует границе между участками 2 и 3. Участок 1 обычно устраняется путем тренировки элементов. Тренировка элементов состоит в том, что после проведенных испытаний (механических, электрических, климатических и др.) элементы работают в течение нескольких десятков или сотен часов нормальных эксплуатационных условиях и отказавшие за это время элементы устраняется.

В настоящее время интенсивность отказов элементов и БИС лежит в пределах 10-8 - 10-9 1/ч. Для достоверной оценки величины l необходимо при испытаниях "дождаться" хотя бы 2-3 отказов. Тогда из (1) при n =2ё3 следует, что время испытаний для партии N = 103 штук составит десятки лет.
Ставить же партии элементов в количестве 104 - 105шт. на испытания экономически невыгодно.

В таких случаях используется метод ускоренных испытаний, основанный на законе Аррениуса, согласно которому скорость J химических и физико- химических процессов связан с температурой экспоненциальной зависимостью вида

J » е-( Wa / K)T где Wa - энергия активизации процесса.

Отсюда следует, что средний срок службы изделия при повышенной температуре будет существенно меньше, чем при нормальной: ty = tн ехр [-(Wа / к) (TH-1 - T-1y) ],

(4) где индексы "н", "у" относятся к нормальной и повышенной температуры.

Проведя ускоренные испытания при повышенной температуре, фиксирует отказы изделия, добиваясь их появления за разумное время.

Полученное значение lу пересчитывают к нормальной температуре с помощью выражений (4) и (3). Используя, например для испытаний элементов
ЦВМ температуру +2500С можно ускорить оценку величины l в сотни раз. Однако при значениях l Ј10-9 1/ч и такое ускорение оказывается недостаточным.
Таким образом, на современном этапе развития технологии изготовления элементов ЦВМ обычные статистические методы надежности неприемлемы. Поэтому в последние 5-10 лет большое внимание уделяется разработке новых физических методов оценки и прогнозирования надежности.

Под такими методами понимаются индивидуальные исследования структуры готовых элементов цифровых устройств с целью выявления дефектов на возможность отказа, а также исследования отказавших элементов с целью выяснения причин отказа и выяснения соответствующих усовершенствований в технологию их производства.

В отличие от статических методов, которые относятся к категории разрушающих (поскольку в их основе лежит отказ изделия), физические методы являются неразрушающими, а часто и бесконтактными. К их числу относятся тепло ведение (обследование в инфракрасных лучах), рентгеноскопия, электронная микроскопия, а также измерение избыточных шумов, которые характеризует качество контактов.

Все перечисленные новые методы связаны с использованием сложного, дорогостоящего оборудования, по этому их нельзя считать установившимся в практике использования в широком плане. Однако, учитывая неприемлемость статических методов, они, по видимому, займут со временем ведущее место при оценке надежности элементов цифровых устройств, особенно БИС.

Интенсивность отказов снимается с повышением степени интеграции, поскольку производству БИС свойствен более высокий технологический уровень.
Одновременно меняется роль различных факторов отказов. Так дефекты металлизации и погрешности диффузии, которые у простых элементов цифровых устройств, ЦВМ, (т.е. элементов малой степени интеграции) занимали значительное место, у БИС выступают на второй план, поскольку резко уменьшается количество внешних соединений.

Говоря о статическом методе оценки надежности, подразумевали, что результаты испытаний конкретной партии элементов ЦВМ и цифровых устройств в виде формулы (1) действительны для других, аналогичных партий. Однако это утверждение справедливо только в том случае, когда другие партии элементов изготовляются точно по той же технологии, что и испытанная партия. Отсюда следует важный вывод: Высокая надежность элементов ЦВМ обеспечивается в первую очередь стабильностью технологического цикла. Любое, даже прогрессивные, изменение технологического цикла может вызвать (хотя бы временное) снижение надежности элементов ЦВМ и цифровых устройств.

Влияние температуры на статистические и динамические характеристики и параметры элементов.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: инновационный менеджмент, форма курсовой работы, реферат традиции.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата