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GJBZ35-1993元器件降额准则.pdf

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.22M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    中华人民共和回国家军用标准 FL 0111 GJß/Z 35-93 元器件降额准则 Derating criteria for electrical ,electronic and electromechanical parts 1993-09-30 发布 1994-06-01 实施 国防科学技术工业委员会 批准
    目次 1 范围... ...…. • • '" ...………. . . . .. . . .. ..• .•• •.. ...……. ... . .. .…·…. • •.. ... '" ... ... • . • • •. . . . (1) 1. 1 主题内容…. .. ...….. •.. ...……·……….. •.• .……. . . .. • . • .….. ... ... '" • .. ••. .•. . .. . . . ( 1 ) 1. 2 适用范围……·………………. .…. •. ...…. .……. . . . .. .…….. ... . .. . . . •.. ••. .…….. (1) 2 引用文件……. . .. ...……………..…. .. ..• .…·……………………………………….. (]) 3 定义……. . . .. ... • .………·………"…. . • ••. ...……·…………………·……………(1) 3. 1 术语……..…. . . • . • • . .……. . . .•. .…. .……………………………"………………·……(1) 4 般要求. . .………… ………"……..…"…………"……·…………. .……………(1) 4. 1 降额等级的划分………………………………......…………"…·…………........... (1) 4. 2 不同应用推荐的降额等级….........…………...... ...………..…………·……"…. (2) 4. 3 降额的限度…………. .…........…......... ..…·…………......………...... ...……… (2) 4.4 降额量值的调整…….....…………………………….......…. .………...... ...……… (ω 4. 5 确定降额量值的工作基础…............ ......…………. .……………"…………. .… ω) 4. 6 元器件的质量水平….................……·…·….. ...……........……………........ (3) 5 详细要求….. ...................…..….................…·……………………………..... .•• (3) 5. 1 集成电路降额准则l ……………………"…·……·……........…·………·…….. ... ... (3) s. 2 晶体管降额准则IJ • •• ••• ..………·……·……"……….. ..… ………..…………(的 5. 3 二极管降额准则……………………"…………………·…………………….. (ω 5. 4 可控硅降额准则……........ ..…….........……·………………........……·…….. (l 0) 5. 5 半导体光电器件降额准则.......…. .………………….........…........…·……………(11) 5. 6 电阻器降额准则…………………………………"……………………......…... (1 2) 5. 7 电位器降额准则…………·……...........……·…………………….......…………... (14) 5.8 电容器降额准则…………………......……………………………. . .………….(1 ω 5. 9 电感元件阵额准则……........…...... .…. . . ……"…………........……………… (20) 5.10 继电器降额准则……. .....……...... .... ……........ ………………………川 (20) 5. 11 开关降额准则........ …·………. . .…………………………………….. ..• ...... ... (21) 5.12 连接器降额准则........……………...........……·…….....………. • ……… (22) 5. 13 导线与电缆降额准则. . ………….. ................……………........……·… (23) 5.14 旋转电器降额准则 ….................... .……….......…………·……........……… (24) 5. 15 灯泡降额准则……………………………...... .……...... .….............. .….. (24) 5.16 电路断路器降额准则~ .... .. ... • .….......... .……..... ....……..... ............... ....….. (25) 5. 17 保险丝降额准则…………........…..…………. .………………........………….. (25) 5. 18 晶体降额准则……….......... .……"…….....……·…….....………·….. ... (26) 5. 19 电真空器件降额准贝IJ ………...... ...……..……………………·…………….. (26) 5. 20 声表面波器件降额准则….......………. ..…..........……..............….........… (27) 5.21 激光器件降额准则…………………. .…………..........……·…………........… (27)
    5.22 纤维光学器件降额准则…………·……………………· …………………. .… α的 6 说明事项……………. .………"…….. ..…. .……·………"…·……"…. .………. . .… (30) 附录 A 失效率模型与降额准则的确定(参考件)…………. • • •• .. .……· …………… (3]) 附录 B 降额准则应用示例(参考件)………………. . .. ... .…. .…"…·………………… (33) Bl 集成电路降额准则应用示例.，…………·…·……·…"…·……"………. (33) B2 晶体管降额准则应用示例……………………. . . . . ... .. . ... ... ..……·…………… ω4) B3 二极管降额准则应用示例……………………..…………"….."............... (3日 B4 可控硅降额准则l 应用示例….. ••• ...…·…., . . . • •• • . • . •. ...……. .…………….. (42) B5 电阻器降额准则应用示例….，……………"…. .. . . . . ..…………………….. (42) B6 电容器降额准则应用示仔1) ………………………. • . .. ...……·………………….. (42) 附录 C 集成电路、晶体管、二极管结温与环境温度的关系(参考件)…"…. ..…......... (45) 附录 D 功率线绕电阻器脉冲额定曲线及应用(参考件)……………………"….......... (47) 附录 E 功率线绕电阻器功率 散热面积曲线的应用(参考件)…... ... .…………….. (49) 附录 F 电感元件热点温度的确定(参考件)………. .……………. .. ... .……. . . ..……. (50) 附录 G 元器件降额准则 览表(参考件)…………. ••. • . • . •. .•• ..…………………"…. (5 1) 2
    中华人民共和国国家军用标准 元器件可靠性降额准则 GJB/Z 35-93 Derating criteria for electrical.electronic and electromechanical parts 1 范围 1. 1 主题内容 本标准规定了电子、电气和机电元器件(以下简称元器件)在不同应用情况下应降额的参 数及其量值 3 同时提供了若f 与降额使用有关的应用指南。 1. 2 适用范围 本标准适用于军用电子设备的设计。其它电子设备亦可参照使用。 2 引用文件 GJ!l 450-88 装备研制与生产的可靠性通用大纲 GJB 451- 90 可靠性维修性术语 GJ Il/Z 299A - 91 电于设备可靠性预计手册 3 定义 除下列术语外，本标准所用的其他术语及其定义见 GJB 45 1, 3. 1 降额 derating 元器件使用中承受的应力低于其额定值，以达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目 的。通常用应力比和环境温度来表示。 3. 2 额定值 rating 元器件允许的最大使用应力值。 3. 3 应力 stress 影响元器件失效率的电、热、机械等负载。 3. 4 应力比 stress ratio 元器件工作应力与额定应力之比。应力比又称降额因子。 4 一般要求 4. 1 降额等级的划分 通常元器件有一个最佳降额范围。在此范围内，元器件工作应力的降低对其失效率的下降 有显著的改善，设备的设计易于实现，且不必在设备的重量、体积、成本方面付出大的代价。 应按设备可靠性要求、设计的成熟性、维修费用和难易程度、安全性要求，以及对设备重量 国防科学技术工业委员会 1993-09- 30 发布 1994-06-01 实施 I
    GJB/Z 35-93 和尺寸的限制等因素，综合权衡确定其降额等级。在最佳降额范围内推荐采用三个降额等级。 a. 1 级降额 I 级降额是最大的降额，对元器件使用可靠性的改善最大。超过它的更大降额，通常对元 器件可靠性的提高布限，且可能使设备设计难以实现。 I 级降额适用于下述情况 z 设备的失效将导致人员伤亡或装备与保障设施的严重破坏，对 设备有高可靠性要求，且采用新技术、新工艺的设汁:由于费用和技术原因，设备失效后无法或 不宜维修;系统对设备的尺寸、重量有苛刻的限制。 b. II 级降额 II 级降额是中等降额，对元器件使用可靠性有明显改善。 II 级降额在设计上较 I 级降额易 于实现。 II 级降额适用于下述情况:设备的失效将可能引起装备与保障设施的损坏 g 有高可靠性要 求，且采用了某些专门的设汁，需支付较高的维修费用。 c. III 级降额 III 级降额是最小的降额，对元器件使用可靠性改善的相对效益最大，但可靠性改善的绝 对效果不如 I 级和口级降额。 III 级降额在设计上最易实现。 III 级降额适用于下述情况 z 设备的失效不会造成人员和设施的伤亡和破坏 g 设备采用成 熟的标准设计 z 故障设备可迅速、经济地加以修复，对设备的尺寸、重量无大的限制。 4.2 不罔应用推荐的降额等级 根据 4. 1 条的规定，对不同应用推荐的降额等级见表 1 。 表 I 不同应用的降额等级 应用范 围 降额等级 最 高 最 低 航天器与运载火箭 战略导弹 战术导弹系统 飞机与舰船系统 通信电于系统 武器与车辆系统 地面保障设备 4.3 降额的限度 I I I I I II I II III III III III III 降额可以有效地提高元器件的使用可靠性，但降额是再限度的。通常，超过最佳范围的更 大降额，元器件可靠性改善的相对效益下降，见附录 A( 参考件)。而设备的重量、体积和成本却 2
    GJB/Z 35-93 会布较快的增加。有时过度的降额会使元器件的正常特性发生变化，甚至有可能找不到满足设 备或电路功能要求的元器件 s 过度的降额还可能引入元器件新的失效机理，或导致元器件数量 不必要的增加，结果反而会使设备的可靠性下降. 4.4 降额量值的调整 不应将本标准所推荐的降额最值绝对化。降额是多方面因素综合分析的结果。本标准规 定的降额值考虑了设计的可行性和与可靠性要求相吻合的设计限制。在实际使用中由于条件 的限制，允许降额值作一些变动， øp 某降额参数可与另一参数彼此综合调整，但不应轻易改变 降额等级(如从 I 级降额变到 11 级降额)。某些情况下，超过本标准所提出的降额量值的选择可 能是合理的，但也应在认真权衡的基础上作出。还应指出，与本标准规定的降额量值间的小的 偏差，通常对元器件预计的失效率不会有大的影响。 4. 5 确定降额量值的工作基础 降额量值的工作基础可分为以下三种情况，在应用中应于以注意 a 对大量使用数据进行过分析，并对元器件的应力与可靠性关系有很好的认识(表 2 中 的 A 类 k b. 供分析的使用数据有限，或结构较复杂。但对元器件的应力与可靠性关系有一定的认 识(表 2 中的 B 类) ; ι 由于技术较新，或受到器件所在设备中组合方式的限制，至今尚无降额的应用数据可 供参考。但研究了它们的结构和材料，作出降额的工程判断(表 2 中的 C 类九 降额工作基础分类 元器件类别 表 2 降额量值确定的基础 A B C 集成电路，半导体分立器件，电阻器，电位器，电容器 电感元件，继电器，开关，旋转电器，电连接器，线缆，灯泡，电路断 路器，保险丝 电真空器件，晶体，声表面波器件，激光器件，纤维光学器件 4.6 元器件的质量水平 必须根据产品可靠性要求选用适合质量等级的元器件。不能用降额补偿的方法解决低质 量元器件的使用问题。 5 详细要求 5. 1 集成电路降额准则 5. 1. 1 概述 集成电路分模拟电路和数字电路两类。根据其制造工艺的不同，可按双极型和 MOS (CMOS) 型，以及渥合集成电路分类。 集成电路芯片的电路单元很小，在导体断面上的电流密度很大，因此在有源结点上可能有
    GJB/Z 35-93 很高的温度。高结温是对集成电路破坏性最大的应力。集成电路降额的主要目的在于降低高 温集中部分的温度，降低由于器件的缺陷而可能诱发失效的工作应力，延长器件的工作寿命。 中、小规模集成电路降温的主要参数是电压、电流或功率，以及结温。大规模集成电路主要 是降低结温。 5. 1. 2 应用指南 5.1.2.1 所有为维持最低结温的措施都应考虑。可采取以下措施 2 a. 器件应在尽可能小的实用功率下 E作 P b. 为减少瞬态电流冲击应采用去搞电路 3 C. 当工作频率接近器件的额定频率时，功耗将会迅速增加，因此器件的实际工作频率应 低于器件的额定频率; d. 应实施最有效的热传递，保证与封装底座间的低热阻，避免选用高热阻底座的器件。 5. 1. 2. 2 双极型数字电路电源电压须稳定，其容差范围如下 a. 1 级降额 2 士 3% ， b. II 级降额， +5% ， c. III 级降额 2 按相关详细规范要求 E 5. 1. 2. 3 主要参数的设ìt 容差 为保证设备长期可靠的王作，设计应允许集成电路参数容差为: 模拟电路 电压增益 -25%( 运算放大器) 20%( 其他) 输入失调电压 +50%( 低失调器件可达 300%) 输入失调电流， +50% 或 +5nA 输入偏置电压 :!:lmV(运算放大器和比较器) 输出电压， +0.25%( 电压调整器) 负载调整率 士。 .20% (电压调整器) 数字电路: 输入反向漏电流， + 100% -20% 扇出 ， 频率， -10% 5. 1. 3 降额准则l 5. 1.3. 1 模拟电路 模拟电路降额准则见表 3 。其中 z a. 电源电压从额定值降额; b 输入电压从额定值降额; c. 输出电流从额定值降额， d 功率从最大允许值降额; e. 结温降额给出了最高允许结温。 4
    GJB/Z 35-93 表 3 模拟电路降额准则 电压调整器 降 额 要JY: 数 降额等级 降额等级 降额等级 比 较 器 放 大 器 电源电压" 输入电压" 输入输出电压差" 输出电流 功 率 最高结温 C I II III I II III 0.70 0.80 0.80 o. 70 0.80 0.80 o. 70 o. 60 。 .70 。. 70 o. 70 0.80 0.80 0.70 O. 70 0.70 。.80 0.80 O. 70 0.80 0.80 O. 70 。. 70 。.75 0.80 O. 70 O. 75 0.80 O. 70 80 80 105 105 80 95 95 II III 0.80 0.80 0.80 0.80 。.80 O. 85 O. 75 。.80 。. 75 0.80 105 95 模拟开关 降额等级 I II III o. 70 0.80 0.85 0.80 0.85 0.90 O. 75 O. 80 O. 85 0.70 O. 75 0.80 80 105 95 注1)电瘟电压降翻后不同小子推荐的正常工作电压. 2)输入电压在任何情咀下不得超过电雷电压. 3) 电压调整器的输入电E在般情况下即为电雷电压. 5.1.3.2 数字电路 5.1. 3. 2.1 双极型数字电路 双极型数字电路降额准则见表 4 。其中: a. 电摞电压给出了额定值的容差(见 5. 1. 2.2 条) ; b. 频率从额定值降额 s c. 输出电流从额定值降额; d. 结温降额给出了最高允许结温。 降 额 袅JZ，t 数 频 率 输出电流" 最高结温 C 表 4 双极型数字电路降额准则 降 额 等 级 I 。.80 O. 80 85 II o. 90 O. 90 100 III 。. 90 0.90 115 性:1)输出电班阵额将使扇出陆少，可能导茸使用器件的敷量增 JJU .反而苗世备的面汁可靠性下降 B 阵额时应防止这种 情围发生。 5. 1. 3. 2. 2 MOS 型数字电路 MOS 型数字电路降额准则见表 5 。其中 a. 电源电压从额定值降额 3 b. 输出电流从额定值降额 z c. 频率从额定值降额 3 d 结温降额给出了最高允许结温。 5
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