电子元器件选择与应用教材(之一)

技术中心培训教材电子元器件的选择与使用（之一）@ceprei.netTel：0755-82425288、82425988Fax：[phone]可靠性设计技术专题之1电子元器件的选择与使用技术中心：徐文斌2007-11-26―1―目录第一章电子元器件的选择标准..............................................................................21、电子元器件的选择标准......................................................................................................2第二章集成电路的使用问题....................................................................................61、电过应力损伤引起的烧毁..................................................................................................62、静电放电（ESD）损伤.......................................................................................................93、机械过应力损伤..................................................................................................................154、过高温度引起的损伤.........................................................................................................185、核辐照损伤...........................................................................................................................186、化学腐蚀................................................................................................................................217、噪声引起的故障..................................................................................................................22第三章晶体管和特种半导体器件的使用问题........................................231、功率晶体管的EOS损伤...................................................................................................232、硅可控整流器（SCR）的使用问题...............................................................................263、单结晶体管的使用问题....................................................................................................274、不宜在高可靠设备中使用的半导体器件类型............................................................285、防ESD损伤的特殊问题...................................................................................................29第四章电阻器、电容器、继电器的使用可靠性问题......................291、电阻器的使用问题..............................................................................................................292、电容器的使用问题..............................................................................................................313、继电器的使用问题..............................................................................................................34―2―第一章电子元器件的选择标准1电子元器件的选择标准电子元器件的选择是多学科的任务，它通常需要元器件工程师、失效分析人员、可靠性工程师以及工程师来共同完成，选择电子元器件的最基本原则是应制定“电子元器件优选目录”作为设计师选用、质量可靠性管理、采购的依据。设计师是应严格按电子元器件优选目录清单选用元器件，并对非优选电子元器件的使用采取严格的审批和控制措施。所谓“电子元器件优选目录”是根据不同类型电子设备的可靠性指标和使用环境的要求，确定该设备所需电子元器件的质量等级，拟制该设备的电子元器件优选清单，再应用时根据产品各研制阶段的需要，对电子元器件优选目录实施动态管理。1.1国产电子元器件的选择原则1）电子元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足电子设备的要求。2）优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，不允许选用淘汰品种和禁用的元器件。3）最大限度地压缩元器件的品种、型号、规格和生产厂家，并进行认定，尽量作到定点供应。4）未经设计定型的元器件不能在可靠性要求高的电子设备研制产品中正式使用。5）优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件，产品中关键的元器件要对元器件生产方进行质量认定。6）收集相似设备元器件现场使用的失效率数据，优先选用高可靠元器件，淘汰失效率高的元器件，尽量提高装机元器件的复用率。7）尽量选用通用件和成熟的元器件。8）在性能价格比相等时，应优先选用国产元器件。1.2进口元器件的选择原则目前国内使用的进口元器件往往是那些环境条件有特殊要求、可靠性指标要求比较高、关键件及国内元器件无法满足要求的产品。因此，在选用时应具备下列选择原则。1）必须选用美军标MIL-HDBK-217E规定的有质量等级的元器件，见下表：元器件质量标志微电子器件s,s-1,B,B-1,B-2,D,D-1半导体分立器件JANTXV,JANT2,JAN有可靠性指标的电容器D,C,S,R,B,P,M,L有可靠性指标的电阻器S,R,P,M有可靠性指标的射频模线圈S,R,P,M有可靠性指标的继电器R,P,M,L附表中，微电子器件分单片IC与混合IC，关于单片IC（集成电路）、混合IC及半导体分立器件的质量等级及质量系数πQ参阅MIL-HDBK-217E。MIL-S-19500适用于晶体管和二极管，在MIL-S-19500中规定了质量等级（JAN，JANTX，JANTXV）。―3―2）微型电路选用MIL-STD-1562所列的MIL-M-38510JAN微型电路。3）半导体器件按MIL-S-19500选用（半导体器件通用规范）JAN或JANTX器件。1.3优选目录编制要求应在方案阶段由设计师系统会同元器件管理部门，根据元器件选择原则编制元器件优选目录。各分机可根据需要在元器件优选目录的基础上，进一步优选压缩，编制相应的优选目录。编制内容（1）元器件优选目录至少应包括下列内容：a.元器件名称、型号、规格；b.元器件主要性能参数；c.元器件封装形式；d.元器件采用标准；e.元器件质量等级；f.元器件生产单位；g.元器件新旧型号与国内外型号对照。（2）质量等级的选择要根据GJB/Z299B和MIL-HDBK-217要求选取相应的元器件质量等级，应满足可靠性预计的要求。（3）编制程序a.成立优选目录编制组，提高编制实施计划；b.调研收集元器件使用要求、国内外生产质量情况及选用国外元器件情况；c.提出征意见稿，广泛求意见；d.汇总并分析意见，编制送审稿；e.组织审查，编制报批稿；f.呈报审批。（4）优选目录的管理a.经批准的优选目录在本单位可用厂（所）标准或指令性文件发布；b.根据产品研制阶段，元器件生产单位的发展及质量变化和使用中信息反馈情况，优选目录编制主管应对优选目录实施跟踪动态管理；c.严格按优选目录选用元器件，超目录选用应填表说明原因，上报审批，一般应经过优选目录编制主管部门审查，报总设计师批准。优选目录外元器件选用申请表元器件名称元器件型号规格技术条件生产单位所属整机申请理由简述主要性能参数申请人：室领导意见：单位物资部门意见：质量部门意见：技术负责人或型号副总师意见：型号总师意见：关键元器件的选择要由质检及物资采购部门进行重点控制。―4―选择有后继供应保障的元器件。选择产品研制、生产周期能保证装机要求的元器件。并保证有维护、维修用的货源。为满足电磁兼容性的要求，要了解所选择元器件的电磁敏感门限数据，器件的电磁效应数据。从元器件到电路这一级应选择与电路相适应的高抗干扰门限的器件，一般低速器件比高速器件抗干扰能力强；数字电路比线性、模拟电路的抗干扰能力强；高电平、低阻扰元件的电磁敏感度较低。对有抗辐射指标要求的电子设备，元器件的选择除满足电路性能的设计要求和设备的可靠性要求外，还应满足耐辐射指标的要求。使用新品元件时，必须具有新品元器件的试验、鉴定、可靠性数据及报告，并经过优选目录编制组审定，报型号总（或副总）师批准。1.4元器件的具体选择要求根据功耗、速度、时延和负载选择半导体集成电路。尽量选用数字电路，少用模拟电路；尽量选用集成度高的电路，少用集成度低的电路；尽量选用密封的DIP器件，不选扁平电路；尽量选用功率小的器件。国内半导体集成电路的质量等级参阅GJB/Z299B。根据频率、功效、耐压和噪声等选择半导体分立器件，尽量选择硅半导体器件，不选或少选锗半导体器件。对使用环境苛刻、工作及贮存寿命有一定要求的高可靠设备不能选用非气密性的塑料封装结构（仅在可控的环境下，如地面良好或地面固定环境使用）的电路或器件，而应选用金属、陶瓷密封封装的电路或器件。尽量选用高可靠器件，不用或少用继电器、开关、电真空器件、旋转器件等。尽量选用无源器件，将有源器件减至最少程度。尽量不用或少用电位器，必须用时建议选用合成实芯或线绕电位器，调机结束后必须封牢。根据耐压、介质损耗、频率、容量变化和温度系数等选择电容器。根据阻值范围、温度系数、噪声、高频高速响应、功率、电压、稳定性等选择电阻器。尽量少用铝电解电容器，机械及航天电子设备尤其应严格控制使用铝电解电容器，需用时必须严格筛选。尽量不用RT电阻器，可选用RJ、SIP（一类一）电阻器。元器件选择的一般规则是尽量采用优选元器件，这种元器件是指在某些特定的电、机械和环境限制范围内具有持续性执行功能的能力的产品，这种能力是由设备试验大纲和设备成功地使用的历史所证明的。设备可靠性设计中已经过批准的“元器件优选清单”除定期进行