电子元器件可靠性降额设计判定表
元器件降额准则一览表
元器件降额准则一览表
一、电容
二、晶体、晶振
对于大多数晶体而言，推荐的供电电源是不能进行降额的，因为这样可能会达不到其额定功率。
要参考正确的器件规格或制造商的资料。
对于工作
温度，要保证晶体在最高的温度和最低的温度限制范围之内，这样才能保证得到正确的额定频率值。
最高工作温度需小于器件最高允许工作温度10度以上。
最低工作温度需大于器件最低允许工作温度10度以上。
对于恒温晶振，只需考虑机箱内晶振周围的空气温度小于晶振运行的最高工作环境温度10度，最低工作温度高10度。
三、电阻
四、二极管
五、晶极管
六、磁性器件：变压器和电感的降额要求：
七、微电路
*商业等级微电路的主要降额因素是温度。
八、保险丝：UL/IEC保险丝降额要求
九、连接器
十、开关
十一、电源。
5-可靠性设计-降额设计
5-可靠性设计-降额设计可靠性设计－－降额设计张晓明1/39内容提要1。
概述 2。
主要电⼦元器件降额应⼒选取 3。
降额设计应注意的问题 4。
降额设计准则1 概述定义降额(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。
额定值(rating)：元器件规格书允许的最⼤使⽤应⼒值。
应⼒(stress)：影响元器件失效率的电、热、机械等负载。
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。
1 概述施加在电⼦元器件上的电应⼒，热应⼒⼤⼩直接影响电⼦元器件的失效率⾼低。
?爱林（ Erying ）模型，⽤来描述承受两种不同应⼒的寿命模型，其中⼀种应⼒为温度。
其⼀般形式为 ?寿命τ=A/SnB exp(Ea/kT)许多物理现象和化学反应过程，除了温度有关外，还与很多⾮温度应⼒如电压、湿度、机械应⼒等密切相关，这时，需要⽤Eyring模型。
它是⼀种反应速度论模型，它描述了温度、电压等多种应⼒和寿命之间的关系。
5/391 概述施加在电⼦元器件上的电应⼒、热应⼒⼤⼩直接影响电⼦元器件的失效率⾼低。
?表1.1给出了某些电容器通过降低其使⽤电压⽽使其失效率有 2-3个数量级的降低。
?表1.2给出了⾦属膜电阻器降低其使⽤功率⽽使其失效有2个数量级的降低。
表1.1 部分电容器失效率降额因⼦值负荷⽐降额因⼦产品类型CJ10⾦属化纸电容器 CL12涤纶电容器 CH40纸膜复合电容器 CY云母电容器 CA固定钽电容器使⽤电压与额定电压的⽐值1VH1.0 1.0 1.0 1.0 1.00.8 VH2.93×10-1 4.98×10-1 2.14×10-13.44×10-1 1.5×10-10.6 VH6×10-2 2×10-1 2.9×10-2 8.68×10-2 6.9×10-30.5 VH2.19×10-2 1.15×10-1 8.26×10-33.16×10-2 2.3×10-30.4 VH6.34×10-3 5.7×10-2 1.76×10-3 1.24×10-2 1.38×10-30.3 VH1.32×10-32.32×10-2 2.4×10-43.15×10-3 7/39表1.2 RJ⾦属膜电阻器应⼒降额特征降负荷系数功率100％33％10％5％1％平均失效率（40000h）失效率减额因⼦减低倍数1PH 6.46×10-7 -0.33 PH 2.28×10-8 290.1 PH 3.59×10-9 1800.05 PH 6.78×10-9 900.01 PH -8/391 概述降额是有限度的。
元器件降额准则一览表
元器件降额准则一览表
二、晶体、晶振
对于大多数晶体而言，推荐的供电电源是不能进行降额的，因为这样可能会达不到其额定功率。
要参考正确的器件规格或制造商的资料。
对于工作温度，要保证晶体在最高的温度和最低的温度限制范围之内，这样才能保证得到正确的额定频率值。
最高工作温度需小于器件最高允许工作温度10度以上。
最低工作温度需大于器件最低允许工作温度10度以上。
对于恒温晶振，只需考虑机箱内晶振周围的空气温度小于晶振运行的最高工作环境温度10度，最低工作温度高10度。
*商业等级微电路的主要降额因素是温度。
电路设计元器件降额标准
电路设计元器件降额标准1、晶体管/MOSFET：反向电压：0.7 0.8MOSFET栅源电压：0.6 0.7三极管集电极、发射机电压：0.7 0.8三极管集电极电流：0.7 0.8正反向电流：0.7 0.8温湿度0.7 0.82、二极管正向电压：10%稳定电压（稳压二极管）：反向漏电流+200%恢复开关时间+20%反向电压0.7 0.8电流0.7 0.8功率0.65浪涌电压、电流0.7 0.8温湿度0.7 0.83、断路器熔断电流：0.75 0.9 阻/容性负载0.4 0.5 感性负载0.2 0.35 电机温度：Tmax-204、保险丝电流>0.5A 0.45～0.5电流<0.5A 0.2~0.4环境温度超过25度时，按0.005/oC增加降额5、可控硅，闸流管控制极正向压降10%漏电流+200%开关时间+20%其它指标同二极管6、光电器件指标同二极管7、电阻/电阻网络电压0.75功率0.6 0.7封装2512 2010 1206 0805 0603 0402 0201 功率 1 1/2 1/4,1/8 1/10 1/16 1/16 1/32最大电压200 200 200 100 50 50类型片式金属氧化膜水泥电阻功率1/4 1W/2W/5W 5W及以上8、绕线电阻电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型9、热敏电阻电压：电源电压80%功率：0.5 0.5温度：TMax-1510、压敏电阻电压：0.75功率：0.6 0.7不靠近发热可燃器件，离开其它器件3mm11、非绕线电位器电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型12、电容器固定纸、塑料薄膜电容/玻璃铀/固定云母/固定陶瓷/ 电流、电压0.6 0.7温度Tmax-10铝电解电压、电流0.6 0.7钽电解电压、电流0.5 0.7温度Tmax-20钽固体电解电压电流0.8 0.9 20V以下0.7 0.8 25V以上温度Tmax-20可变电容器电流、电压0.5浪涌电流电压0.6 0.7温度Tmax-1013、电感热点温度Tmax-10~25 Tmax-15~0工作电流0.6～0.7瞬态电压电流0.9介质耐压0.5～0.6电压0.714、磁珠工作电流0.6～0.7瞬态电压0.915、继电器<100mW不降额电阻负载：0.75～0.90电容负载（最大浪涌电流）：0.75～0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝0.5 0.7 水印继电器（VA）线圈释放电压0.9最小～1.1最大温度额定-20振动额定60%16、开关<100mW不降额电阻负载：0.75～0.90电容负载（最大浪涌电流）：0.75～0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝触点额定电压0.5 0.7功率0.5 0.717、电连接器电压0.7 0.8电流0.7 0.85温度Tmax-25 Tmax-2018、晶体温度：最低+10，最高-1019、光学器件光纤光源：峰值输出功率0.5峰值电流0.5结温设法降低光纤：温度：低温+20，高温-20张力：光纤20%拉力，光缆50%拉升值弯曲半径：最小允许值200%光纤连接器：温度：Tmax-25 Tmax-20。
元器件降额标准(参考)
晶体管
方向
电压
一般晶体管
功率MOSFET的栅源电压
电流
功率
功率管安全工作区
集电极－发射极电压
集电极最大允许电流
最高结温
Tjm（℃）
200
115
140
160
175
100
125
145
≤150
Tjm-65
Tjm-40
Tjm-20
微波晶体管
最高结温
同晶体管
二极管（基准管除外）
电压（不适用于稳压管）
输出电流
功率
最高结温（℃）
80
95
105
数字电路
双极型 电路
频率
输出电流
最高结温（℃）
85
100
115
MOS型电路
电源电压
输出电流
功率
最高结温（℃）
85
100
115
混和集成电路
厚模集成电路（W/cm2）
薄模集成电路（W/cm2）
最高结温（℃）
85
100
115
大规模集成电路
最高结温（℃）
改进散热方式降低结温
TAM-20
TAM-20
TAM-20
微调电容器
直流工作电压
~
最高额定环境温度TAM（℃）
TAM-10
TAM-10
TAM-10
电感元件
热点温度THS（℃）(简写T)
T-40~25
T-25~10
T-15~0
工作电流
~
~
~
瞬间电压/电流
介质耐压
~
~
~
扼流圈工作电压
继电器
元器件降额准则汇总表
降额等级 Ⅱ级 Ⅲ级
0.65 0.7 0.8 0.7 140 125 Tjm-40 0.65 0.7 Tjm-40 Tjm-40 0.65 0.7 Tjm-40 0.7 0.65 140 125 Tjm-40 0.65 110 100 酌情降额 Tjm-40 0.65 0.7 0.7 140 125 Tjm-40 140 125 Tjm-40 酌情降额 0.5 0.7 0.7 0.6 ±200％实测值 Tjm-20 0.8 0.8 0.8 160 145 Tjm-20 160 145 Tjm-20 0.75 0.8 0.9 0.8 160 145 Tjm-20 0.75 0.8 Tjm-20 Tjm-20 0.75 0.8 Tjm-20 0.8 0.8 160 145 Tjm-20 0.8 130 130
0.8 0.8 0.5 /℃
0.9 0.7
0.8 0.7 0.8 95 ±5％ 0.9 0.9 100 0.8 0.8 0.9 100
0.8 0.7 0.8 105 见技术条件 0.95 0.9 115 0.8 0.9 0.9 110
0.7 0.7 0.7 0.7 80 7.5 6 85
0.8 0.8 0.8 0.75 95 7.5 6 100
电阻器
固定电阻器 热敏电阻器
合成/薄膜微调电位器
精密塑料电位器
电位器
线绕密封电位器 线绕非密封功率电位器 螺旋缠绕电位器 薄膜、玻璃、云母、陶瓷电 容器 铝电解电容器
电容器
固体钽电解电容器、液体钽 电解电容器 活塞式微调电容器 圆片式微调电容器
电感元件
线圈、变压器
扼流圈
触点电流
电容负载 电机负载
继电器
电压调整器
输入输出电压差 输出电流(最大绝对值) 最高结温 (℃) 厚膜功率密度(w/cm ) 薄膜功率密度(w/cm ) 最高结温 (℃)
电子元器件降额设计研究
电子元器件降额设计研究作者：郭振铎郭炳赵凯来源：《电子技术与软件工程》2016年第01期本文首先对电子元器件的降额设计进行了概括说明，然后详细介绍了常用的各种元器件的降额等级和质量等级的划分，重点讨论了常用的电子元器件的降额设计准则，最后对降额设计进行举例说明。
【关键词】降额设计降额等级质量等级1 概述随着半导体技术的飞速发展，电子元器件以及与之相关的电子产品在工农业生产和社会生活中的应用越来越广泛，可靠性越来越受到电子研发设计人员的重视，作为提高产品可靠性的重要手段，降额设计已经成为电子产品设计人员必须面对的问题。
降额设计是为了提升电子设备的可靠性而采用的一种设计方法，主要是指构成电子设备的元器件使用中承受的应力（主要指电应力和温度应力）低于元器件本身的额定值，以达到延缓其参数退化，增加工作寿命，提高使用可靠性的目的。
在降额设计中，“降”的越多，要选用的元器件的性能就越好，成本也就越高，所以在降额设计中要综合考虑。
为此国家制订了“降额”通用准则。
但并不是所有的电子产品都可以“降额”，在实际设计过程中，应该注意如下方面：（1）不应当将标准所推荐的降额量值绝对化，应当根据产品的特殊性适当调整；（2）应当注意到，有些元器件的参数不能随便进行降额；（3）一般来说，对于电子元器件，其应用应力越降低越能提高其使用可靠性，但也不完全是这样。
（4）对元器件进行降额设计时，不能将承受的各种应力孤立看待，应当进行综合权衡。
（5）不能用降额补偿的办法解决低质量元器件的使用问题，低质量的元器件要慎重使用。
2 降额等级的划分2.1 降额等级通常电子元器件有一个最佳降额范围，在此范围内，电子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。
应按照设备可靠性要求、设计的成熟性、维修费用和难易程度、安全性要求，以及对设备重量和尺寸的限制等因素，综合权衡确定其降额等级。
元器件降额规范
Max-20℃
Max-20℃
Max-20℃
注：Max为器件最高工作温度
5.4电位器
表4电位器降额表
元器件种类
降额参数
降额度
Ⅰ
Ⅱ
A
B
A,B
非线绕电位器
电压
0.85
0.85
0.85
功率
合成、薄膜微调
0．5
0．7
0．8
精密塑料型
0．5
0．7
0．8
温度
Max-10℃
Max-10℃
Max-10℃
5.5电容器表
图目录
图1电源工作状态示意图.....................................................................2
1目的
为规范产品设计、验证过程中的对器件降额的要求，特制定本文件。
2适用范围
本规范适用于本公司产品设计中元器件的降额设计及作为元器件应力分析的判定依据。
纹波电流
0.85
0.85
0.85
1目的....................................................................................2
2适用范围................................................................................2
（d）对环境条件而言，温度和湿度将在额定最大值以内。
状态Ⅱ：
如图中阴影之外的部分均表示电源工作在状态II，例如输入欠压、OCP过流保护、OVP过压
保护等情况，由于电源工作在II状态的时间一般来说很短，因此在此状态下器件的降额百分