Для полупроводниковых триодов значение ku составляет:

Мкэ(кб)

/к.ном ккэ(кб)ном

(30-66)

где / и /к.ном -ток коллектора соответственно в схеме и при номинальной нагрузке; кэ(кб) - напряжение коллектора относительно эмиттера в схеме с общим эмитте ром (относительно базы в схеме с общей базой); ыКэ(кб)ном - номинальное напряжение коллектора относительно эмиттера (относительно базы).

Опыт эксплуатации РЭА показывает, что элементы надежно работают в случае, когда применяются недогруженные электри ческие режимы при значениях feH<0,5. И, наоборот, элементы, работающие в режимах с коэффициентом нагрузки, близким к единице, сравнительно малонадежны. Так, в радиолокационных станциях наиболее часто отказывают магнетроны, модуляторные и подмодуляторные лампы, клистроны, газовые разрядники. У всех этих приборов коэффициент электрической нагрузки близок к единице. Очень надежно работают в схемах ППП при режиме с feH<0,5. При этом рекомендуется обеспечивать электрический режим, исходя из следующих условий:

для транзисторов

/к.1

0,6;

кэ(кб)

для диодов

икэ(кб)ном

/д.я

<0,5;

<0,5; мобр

ыобр.ном

<0,1-

В этом случае интенсивность отказов отечественных ППП оказывается на один-два порядка ниже по сравнению с приборами, у которых feH>0,5, и для элементов импульсных телемеханических систем по данным эксплуатации составляет [Л. 20]: Хц = =0,1-Ю-7 1/ч (для диодов); а,т=Ы0-7 I/ч (для маломощных транзисторов); Кт = - 2-10~7 1/ч (для мощных транзисторов). Следует отметить, что приведенные данные относятся к транзисторам сравнительно ранних разработок. Современные транзисторы позволяют получить более высокие показатели надежности.

Наряду с коэффициентом электрической нагрузки на надежность элементов РЭА в сильной степени влияет температурный режим работы. При этом более тяжелый электрический режим работы элементов обычно ведет к увеличению выделения тепла, отдаваемого в окружающее пространство либо непосредственно (при наличии конвективного теплообмена), либо через теплоот-воды (при наличии кондуктивного теплообмена). Воздействие высокой температуры

приводит в электронных приборах к ухудшению вакуума, более быстрому изнашива нию катода; в изоляционных материалах - к увеличению тока утечки, облегчению условий для возникновения пробоя, в моточных изделиях - к разрушению эмалевой изоляции проводов и как следствие к появлению короткозамкнутых витков и т. д.

Примерное распределение отказов в РЭА по основным элементам представлено в табл. 30-4 [Л. 12].

Таблица 30-4

Распределение отказов по группам элементов аппаратуры

Рассмотрение табл. 30-4 показывает, что наибольшее число отказов дают электронные приборы, резисторы, реле и переключатели. Однако среди этих приборов резисторы работают наиболее надежно, а высокий процент их отказов определяется тем, что их число в аппаратуре превышает часто общее число таких приборов, как ЭВП, конденсаторы, трансформаторы и дроссели, реле и переключатели. Среди электронных приборов ненадежно работают мощные ЭВП и транзисторы, имеющие наряду с высоким значением коэффициента электрической нагрузки тяжелый температурный режим.

Электровакуумные приборы. На надежность ЭВП в сильной степени влияют изменение напряжения накала относительно номинального значения, причем увеличение напряжения накала в оксидных катодах ведет к интенсивному испарению бария, а уменьшение - к отравлению катода остаточными газами и к ослаблению диффузии бария в оксидном слое.

Совместное влияние на надежность изменения электрической нагрузки, напряжения накала и температуры окружающей

среды определяется ориентировочно по формуле

Яэвп = Ясном (1 + а + Р), (30-67)

где А,0.ном- интенсивность отказов при номинальных напряжениях на электродах; ос-коэффициент, зависящий от величины напряжения накала (см. рис. 30-7,о);

90 S5 WB W5 110 115 А

Р - коэффициент, зависящий от электрической нагрузки и температуры окружающей среды (см. рис., 30-7,6).

Полупроводниковые приборы. По сравнению с ЭВП полупроводниковые приборы обладают большей надежностью в условиях воздействия всех факторов, за исключе-

нием воздействия нонизируюших излучении

20 чв во IS № 40 °С

Рис. 30-7- К определению суммарной интенсивности отказов электро- вакуумных приборов.

а. - влияние напряжения накала; б--влияние электрической нагрузки и температуры.

3JB 2,3 2.8 2,7

: и &

2.3 2.2 2J 2Д 1,9 V 1,7 1,6 1,5 1fi 1,3 1Л 1,1

W oja 0

Ofi V,S 0,0 Ifi

Рнс. 30-8. Зависимость коэффициента интенсивности отказов : полупроводниковых приборов от ко-

10 20 30 Ь9 SO 60 70 80 30 Ш W-iZQ ЙУ/&эффнциента электрической нагрузки и температуры

Шружсющая температура °С

а - полупроводниковые дноды (/ - германиевые; 2- кремниевые); б - германиевые транзисторы; в - кремниевые транзисторы.

(гамма-нейтронная радиация энергетических и силовых ядерных устройств, потоки заряженных частиц в космическом пространстве). Действительно, ППП ие имеют накаливаемого катода и вакуумного баллона, дающих в ЭВП большой процент отказов, обладают компактной, жесткой конструкцией, способной лучше противостоять ударно-вибрационным нагрузкам. Для пи-

что приводит к росту обратного тока и уменьшению коэффициента усиления по. току.

При повышенных температурах (более 40° С) наблюдается нестабильность параметров. На рис. 30-8 показана зависимость

W га

но т т т°с

О to го so *о so as 70 so so т т по во

влруЖФощад температура, °С t)

Рис. 30-9. Зависимость коэффициента интенсивности отказов резисторов от окружающей температуры и электрической нагрузки.

а - случай объемных резисторов (типа TBO); б -случай пленочных резисторов (типа МЛТ).

тания ППП требуются сравнительно небольшие напряжения и токи (рассеиваемые мощности меньше). Однако в настоящее время еще приходится встречаться в отдельных конструкциях с большим числом отказов ППП, которые являются следствием тяжелых электрических и тепловых режимов работы в схемах. Некоторые типы ППП обладают повышенной интенсивностью отказов из-за недостатков технологии изготовления.

Частой причиной внезапных отказов в транзисторах являются кратковременные перенапряжения между коллектором и базой, эмиттером и базой, возникающие при переходных процессах (включение, выключение, изменение электрического режима). Постепенные отказы могут возникать при нарушениях герметичности приборов. В этом случае водяные пары, попадая на р-п переход, образуют окисные пленки,

изменения интенсивности отказов полупроводниковых диодов от температуры окружающей среды. На рисунке изменение интенсивности отказов (Кг) отнесено к значению интенсивности отказов в номинальном режиме (Ki0) и при начальной температуре (обычно +20° С). Отношение a=ta/ta0 называется эксплуатационным коэффициентом интенсивности отказов.

Резисторы. Значительная часть отказов резисторов (до 50%) происходит вследствие обрывов или нарушения контактов в узле, соединяющем токопроводящнй элемент с выводами. До 35% отказов происходит из-за перегорания проводящего слоя, причем часто отказы этого типа являются зависимыми и вызываются короткими замыканиями в ЭВП, пробоями конденсаторов и т. п. Постепенные отказы резисторов из-за ухода величины сопротивлений составляют небольшой процент.