什么是器件失效？

Allevi

什么是器件失效？

什么是器件失效？为什么我们这么关心器件失效？

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器件失效，顾名思义，就是器件本身发生故障导致其该有的功能失效。作为汽车电子工程师，我们对器件失效异常敏感，因为我们的产品是装到高速行驶的汽车上，它们担负着把主人安全送回家的重要责任啊！

为什么器件会失效？

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失效的原因有两大类，即使用引起的失效和器件固有缺陷引起的失效。说得通俗一点就是要么是你把它弄坏的，要么是它自己不争气。

细致来说，与使用有关的失效原因主要有：过电应力损伤、静电损伤、机械应力损伤等。其中过电应力损伤占绝大多数，所以EOS失效成为了半导体厂商的口头禅。与器件固有缺陷有关的失效原因说起来可就复杂了，涉及到半导体器件的设计和生产包装的各个环节，这里就不一一列举了。

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失效有分类吗？

失效有很多种分类方法的，就像前面所说，按照失效来源可以分为使用引起的失效和器件固有缺陷引起的失效；按照发生必然性分为系统性失效和随机性失效；按照对车辆行驶安全性影响又可分为安全性失效和非安全性失效。

系统性失效和随机性失效？

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系统性失效是指满足一定外部条件一定会发生的失效，例如电容超过其耐压值一定会失效。随机性失效与系统性失效相反，顾名思义，失效发生呈一定的随机性，符合概率分布。

失效真的不可避免吗？

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系统性失效可以通过在设计阶段避免掉，例如通过设计的review和设计的验证发现一些与使用需求不符的地方。但随机性失效确是无法避免的，因为器件终有“寿终正寝”的一天。下图就是著名的元器件寿命浴盆曲线。

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怎样定性地分析失效呢？

分析失效的目的在于检查相关项及要素的功能、表现及设计故障和失效后果，可识别硬件失效的原因和故障影响。故障分析可分为归纳分析法和演绎分析法。归纳分析法是由上而下的方法，由已知的原因预见未知的影响，比如失效模式与影响分析（FMEA）。演绎分析法是由上而下的方法，由已知的影响探寻未知的原因，比如故障树分析（FTA）和鱼骨图等等。

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怎样定量地分析失效呢？

失效虽然难以捉摸，但是还好我们有概率论，形象地讲，我们无法用手捉住失效这只“泥鳅”，但我们却可以用概率论的“笼子”将“泥鳅套住”。

失效模式、影响及其诊断分析（FMEDA）就是这样的“笼子”，它通过对元器件失效的相关统计，获得了较为精确的数字，为我们精确地分析失效及其影响提供了可能。

如何在设计中减小器件失效造成的影响？

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既然失效不可避免，那就要想方设法减小失效造成的影响，都有哪些方法呢？其实方法就两种：一是冗余设计，二是诊断设计。

用一个通俗的示例来说，如果你是一个经常丢钥匙的人，为了减少丢钥匙所带来的不必要的麻烦，第一你可能多配几把钥匙，第二你可能在钥匙挂上铃铛之类的以提醒自己。多配几把钥匙的行为就属于冗余设计，在钥匙上挂铃铛就属于诊断设计，这样大家就理解了吧？

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纹波

好文，拜读