电路设计中电子元器件的使用可靠性

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电子设备往往都是由若干个电子元器件构成，而在设备的电路设计中，通过电子元器件的可靠串联模型，才能够实现电子设备和系统功能的正常运行。对于大部分电子元器件的生产来说，其使用可靠性是基础和，任何一个小的电子元器件的功能丧失，都会导致整个系统功能的丧失。因此，为了保证系统功能的有效发挥，必须要加强设计人员对电子元器件使用可靠性的认识，并且进行科学、合理的选择与使用，才能够保证电子元器件使用可靠性的不断提升，以此促进整机的稳定运行。

　　1.1 缺乏科学的设计

　　通过对以往电子元器件产品的系统分析可以看出，电子元器件的失效，除了其本身的质量问题，有很大一部分原因是由于电子元器件的设计不合理所导致的。比如某雷达产品，其在使用的过程中存在着晶振振荡不稳定的现象，通常会认为是由于集成电路所引起的，在更换集成电路之后现象仍然存在，通过进一步的分析发现，是电路设计不合理所引起的，因此对电力设计进行了更改，故障便彻底消除。
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; _0 P9 ~, j( a9 u　　1.2 人为因素的干扰

　　根据相关的数据统计，在导致电子元器件失效的各种原因中，人为因素占据着很大的比例，在产品的生产和使用的过程中，库存、搬运、安装调试、试验等环节都可能会由于人的因素而导致电子元器件的失效。比如在电子元器件的装配过程中，将单元板进行组成之后，对整个系统进行运行调整，这时整机功能正常，但是将电子元器件与电路印制板进行焊接并且装机之后，设备却无法正常运转，通过分析，是由于焊接过程中，没有使电烙铁达到理想的接地状态，不满足电路焊接标准要求，而导致设备整机无法运行。

) h$ F2 c5 \! J6 x2 L3 V% Q　　1.3 因他电应力
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  {7 C+ W& r) ?: H+ y. [! |& r+ M　　近年来，由于其他电应力而引起的电子元器件失效比例逐年的提升，其中较为典型的因素有接地不良、反冲电动势、二次击穿、静电等等。如很多单位的供电系统都是接“0”保护，即“零”线与“地”线接在一起，这是符合供电系统的使用标准的。然而，对于微电子器件、CMOS器件，在其电路设计、调试和生产过程中，则必须采用接“地”保护，即“零”线与“地”线必须要严格分开。由于这些问题没有受到充分的重视，而导致了电子元器件的失效。
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% q2 j; G8 [$ A- i; ]　　2 提高电子元器件使用可靠性的措施分析
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! C3 I# m  r; w& J* v　　1）电子元器件的正确选择与使用。由于不同的生产厂家在电子元器件的命名方法上存在着一定的差异，通常在元器件上所使用的字母标记也有着不同的含义，其反映着不同的型号和规格，同时也反映了元器件使用的环境和质量等级等信息。
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3 c( j+ _6 ?! @9 ~9 J5 v/ o  j: C9 h6 j　　因此，在进行元器件的选择时，必须要对其字母含义进行详细的了解以及确定，因为有的供应商利用采购人员不清楚元器件上字母的含义，而以次充好，或者是以民用品充当军用品以较高的价格出售。同时，应当对电子元器件的质量等级和命名标准等内容有正确的认识，选择具有品质认定的标志，具有成熟生产经验的厂家所生产的产品。另外，对于元器件的使用环境和使用条件等参数要求也要作为其选择的依据，这样才能够选择合理的型号与规格。
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# @* N; M- Q5 B　　2） 对于元器件的工作负荷要进行科学的控制。实践证明，经常处于满1 电子元器件的失效原因分析负荷工作状态的元器件，其使用寿命也大大的降低，因此为了保证电子元器件的使用功能正常发挥，对于元器件的施工要适当的进行降额和降温。同时，通过冗余设计、裕度设计等方法来改善元器件的使用可靠性，降低其失效率，以此来提高整机的运行可靠性。
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　　3）在电路的选择上，应当在保证不影响电路功能的基础上，将传统的分立器件用集成电路来代替。对于特殊的电路，或者是电子元器件成本较高的电路，应当根据使用的需要而做好相应的防护措施，功率较大的元器件，则要添加就有散热器功能的部件，保证其正常使用。

' r( p4 o( l+ g" p; u　　4） 在安装工艺方法的选择方面， 应当确保其科学和有效，比如印制板的机械配合孔、结构尺寸的合理性等等，这些都是影响元器件使用可靠性的因素，避免由于结构设计不合理和安装工艺不科学而造成元器件内应力的存在，这会大大降低元器件的使用效率。

　　5）元器件的检测与筛选。检测与筛选是元器件使用过程中必不可少的关键环节，影响元器件使用可靠性的因素有很多，即使是设计合理、安装工艺科学等因素都保证的基础上，仍然会由于元器件自身材料的缺陷、辅助材料的质量以及设备故障等因素而导致元器件的使用存在缺陷，而这些缺陷通过检测与筛选是能够有效的清除。在电路的测试功能中，包括直流参数测试和交流参数测试以及功能测试等，丧失基本逻辑功能的元器件可以通过功能测试来完成，而工艺生产中存在的缺陷则可以通过直流参数测试来检测，交流参数测试一般可以用来对期间的频率特性和开关特性进行检测。
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, D6 T9 V. W/ ]) U0 n, Q% Q/ t+ q$ V　　6）加强对电子元器件使用可靠性的研究工作，不断的完善元器件使用规则和制度，并且持续提升设计人员的设计水平。比如可根据单位实际情况来编写《CMOS电路使用规则》、《集成电路运放电路使用规则》等文件，从而使设计、使用人员有章可循，将大大减少人为因素造成的元器件失效。
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　　7）加强对元器件产品质量的监督与管理，杜绝使用不合格的元器件产品。相关的工作部门要对元器件的质量做好监督与管理，并且及时的反馈，定期将元器件的使用情况形成并且上交给质量管理部门。在对整机设备进行维护时，对其故障分析应当深入到元器件的等级，而不仅仅是电路板，这样才能够根据不同批次的元器件产品的故障和失效率有一个详细的记录和分析，以此来判断该批量元器件的可靠性，为生产和使用提供更具有针对性的修改建议。

　　3 结束语

- V" j. g) D: ~/ U8 r  v　　电子元器件是设备系统中具有基础性作用的组成部分，其使用可靠性对于电子设备整体的运行效率有着重要的影响，因此，在进行电子元器件的选择时，应当确保其本身具有较强的可靠性，同时能够满足设备系统电性能指标的相关规定和要求，才能够确保设备的稳定运行

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为了保证系统功能的有效发挥，必须要加强设计人员对电子元器件使用可靠性的认识