半导体器件的寿命估算共27页
元器件的寿命一般是多长时间 如何计算元器件的寿命
元器件的寿命一般是多长时间如何计算元器件的寿
命
电子元器件在被用于组装成各类电子设备而实际应用于市场时，需要面对外部各种应激反应。
例如，电子设备掉落时引起的物理应变，冷热温差引起的热应变，通电时的电应变等。
以这些外部应变为诱因，在产品使用时，有电子元器件发生故障的案例。
因此，村田从各电子元器件的设计阶段开始，研究外部应变与故障发生的机理，并反馈至电子元器件的可靠性设计中。
同时，通过把握外部应变的强度与故障发生的时间•概率之间的关系，确立”外部应变与故障发生的加速模型”，以便在更短的试验时间内可对电子元器件的耐用年数进行评价。
作为加速模型的具体案例，针对多层陶瓷电容器的耐用年数的温度•电压加速性进行说明。
一般情况下，多层陶瓷电容器由电绝缘体（电介质）构成，对于连续通电，具有高度可靠性。
例如，安装在汽车发动机附近的控制模块，在使用时，周围环境的温度会随之升高。
图1所示即为在这样的高温环境下通电时，电容器使用的陶瓷材料内部状态。
在陶瓷材料内部含量极少的原子等级的电荷缺陷会从+极（正极）向-极（负极）移动。
以钛酸钡为代表的电陶瓷，在进行烧制工艺时，结晶构造内部包含了极少量的原子级缺陷（称为氧空位），其可通过外部施加的电压缓慢移动，不久便会累积在-极附近，最终可能会破坏陶瓷绝缘性。
半导体器件发展历程共27页PPT资料
• 肖特基（Schottky）和莫特（Mott）于 1939年第一次提出了空间电荷区理论
• B.Davidor提出了不同半导体之间也可以 有整流效应，并提到了半导体中的一个 关键概念——少数载流子的重要性。
1947年Shockley ，Bardeen, Brattain晶体管 （transistor)；1956年获诺贝尔奖。
1949年Shockley p-n结双极晶体管（BJT）
NPN Ge 晶体管
晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿
成为现代电子 工业的基础
晶体管的基础准备
1924年衍射实验证实电子的波动性概念 1928年提出电子的费米—狄拉克统计理论 1931年，威尔逊（A.H.Wilson）提出了固态
半导体器件的发展
半导体器件的发展历程
1874年F.Braun半导体器件的第1项研究金属－半 导体接触。
1907年H.J.Round发光二极管LED。
1930年量子力学的发展以及半导体材料制备技术 的成熟；半导体的光电导、光生伏特效应、整流 效应。
1939年Schottky 肖特基势垒。
Ø1959年，Atalla提出用硅片上热生长二氧化硅层作为栅绝缘 层、贝尔实验室的Kahng和Atalla在1960年用高压水气生长二 氧化硅层获得成功，制备出了第一支MOS场效应晶体管，但性 能还是不稳定。
Ø1967年，A.S.Grove，C.T.Sah，E.H.Snow，B.E.Deal等基本 搞清了Si-SiO2系统的四种电荷的性质，并成为界面物理研究 的基础。在工艺上，找到了控制Na离子玷污的方法，并结合 净化措施和采用高纯级的基础材料，使MOS集成电路得到稳定 生产。
半导体器件寿命计算
半导体器件寿命计算半导体器件的寿命计算主要包括两个方面：物理寿命和维修寿命。
物理寿命是指半导体器件在正常工作条件下由于材料老化或磨损而失效的时间，包括器件的失效率和失效时间。
维修寿命是指半导体器件在发生故障后能够修复并继续正常工作的时间。
物理寿命的计算需要考虑半导体器件中诸多因素，如电流密度、温度、工作环境等。
常见的物理寿命计算方法有基于实验数据的经验公式方法和基于理论模型的解析计算方法。
其中，经验公式方法是通过实验和统计分析获得相关参数和关系，并在基于这些参数和关系的基础上进行寿命预测。
而解析计算方法是通过建立物理模型，考虑半导体器件的结构、材料、工艺等因素，并运用物理方程和数值计算方法进行寿命计算。
维修寿命的计算需要考虑维修的可行性和成本。
维修可行性是指半导体器件发生故障后是否可以通过修复来恢复正常工作。
成本包括修复成本和维修时间，需要考虑到人力、材料、设备等方面的投入。
维修寿命的计算可以通过对历史数据和故障分析的统计分析来进行，也可以基于可靠性工程的方法进行。
在半导体器件寿命计算中，还需要考虑到器件失效机制和失效模式的影响。
常见的半导体器件失效机制有热失效、电压应力、电流应力、尘埃污染等，失效模式包括器件失效率、失效时间、失效形态等。
通过对这些因素的分析和研究，可以有效提高半导体器件的寿命和可靠性。
半导体器件寿命计算是半导体器件设计和可靠性评估的重要环节，可以帮助设计人员评估器件的寿命和可靠性，并进行相应的改进和优化。
加强对半导体器件寿命计算的研究和应用，对于提高半导体器件的质量和可靠性，推动半导体产业的发展具有重要意义。
史上最全的电子产品寿命评估公式
史上最全的电子产品寿命评估公式Af = ( [RHt / RHu] p ) × e (Ea/K)× (1/Tu - 1/Tt)MTBF=(N*T*Af)/R RHt——试验湿度*注:R为泊松分布期望值；N为试验样品数；T为RHu——使用湿度Tu——使用温度（K）Tt——试验温度（K）p ——指数，典型的数值为 2.66；2~3Ea ——活化能，对电子设备 Ea = 0.67K ——Boltzman 波尔兹曼常数= 8.617×10-5eV/k；*注:推算年份与对应失效率含义为，产品使用t按使用环境条件25℃/60%RH来算的话，加速系数大概是200，就是试验一小时对应实际使用200小时。
不过已知累计失效率和统计年份，倒推实验数量和试验时间，*试验失效数设置为0，置信度水平90%指数分布时的可靠度t=2.302*(lg（1/r）)/λ可靠度r=0.9失效率λ0.09年失效率t= 1.17037t时产品的可靠度为90%Af)/R 失效率t为失效率推算时间，与MTBF单位相同值；N为试验样品数；T为试验时间，单位为小时；Af为试验加速系数1 23456784.74396.29587.75399.153610.513311.842413.148114.43463.8898 5.3223 6.68087.99369.274910.532211.770912.9947加速系数失效数R系数90%R系数95%200.220 2.3026 2.9958MTBF=(N*T*Af)/R 小时1470326.05小时年167.85年推算年份失效率失效率10 5.78%t为失效率推算时间，与MTBF单位相同失效率含义为，产品使用t年后的失效率加速系数失效数R系数90%R系数95%200.220 2.3026 2.9958MTBF（年）年平均失效率218.370.46%167.850.60%对应实际使用200小时。
mosfet寿命计算
mosfet寿命计算
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的寿命计算涉及到
多个因素，包括工作条件、温度、电压、电流密度等。
下面我将从
不同角度来回答这个问题。
首先，MOSFET的寿命与工作条件密切相关。
在设计电路时，需
要考虑MOSFET的最大额定电压和最大额定电流，以确保在正常工作
条件下不会超过这些额定值，从而延长MOSFET的寿命。
此外，还应
该考虑电路中的过压和过流保护措施，以防止MOSFET在异常情况下
受到损坏。
其次，温度也是影响MOSFET寿命的重要因素。
通常情况下，MOSFET的寿命随着温度的升高而缩短。
因此，在实际应用中，需要
合理设计散热系统，控制MOSFET的工作温度，以延长其寿命。
此外，MOSFET的寿命还与电压和电流密度有关。
过高的电压和
电流密度会导致MOSFET的损坏，因此在设计电路时需要合理选择器
件规格，并在使用过程中避免超过其额定值。
最后，MOSFET的寿命计算还需要考虑到器件的质量和制造工艺。
优质的MOSFET通常具有更长的寿命，因此在选择供应商和采购器件时，需要考虑到这些因素。
综上所述，MOSFET的寿命计算涉及到诸多因素，包括工作条件、温度、电压、电流密度以及器件质量等。
在实际应用中，需要综合
考虑这些因素，才能准确评估MOSFET的寿命。
半导体器件的贮存寿命
半导体器件的贮存寿命时间:2008-09-03 08:34来源:可靠性论坛作者:张瑞霞，徐立生，高兆丰点击: 1291次１引言高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。
据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小一个数量级１引言高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。
据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小一个数量级，即小于１Ｆｉｔ。
国内航天用电子元器件有严格的超期复验规定，航天各院都有自己的相应标准，其内容大同小异［１］。
半导体器件在Ι类贮存条件下的有效贮存期最早规定为３年，后放宽到４年，最近某重点工程对进口器件又放宽到５年，比较随意。
同时规定，每批元器件的超期复验不得超过２次。
美军标规定对贮存超过３６个月的器件在发货前进行Ａ１分组、Ａ２分组以及可焊性检验［２］，并没有有效贮存期的规定。
在俄罗斯军用标准中，半导体器件的最短贮存期一般为２５年，器件的服务期长达３５年，和俄罗斯战略核武器的设计寿命３０年相适应。
然而，国内对于半导体器件的贮存寿命尤其是有效贮存期有着不同的解释，在认识上存在着误区。
国内的超期复验的规定过严，有必要参考美、俄的做法加以修订，以免大量可用的器件被判死刑，影响工程进度，尤其是进口器件，订货周期长，有的到货不久就要复验，在经济上损失极大。
２芯片和管芯的寿命预计高可靠半导体器件通常采用成熟的工艺、保守的设计（余量大）、严格的质量控制、封帽前的镜检和封帽后的多项筛选，有效剔除了早期失效器件。
用常规的寿命试验方法无法评估其可靠性水平，一般采用加速寿命试验方法通过阿列尼斯方程外推其MTTF，其芯片和管芯的寿命极长，通常大于１０８ｈ，取决于失效机构激活能和器件的使用结温。
可靠性寿命计算
. ；
. 1、半导体产品使用寿命有三个主要阶段：
（1）早期故障率（或婴儿死亡率）–
此阶段的特点是初始故障率较高，后期将迅速降低。
这一阶段故障率通常以“每百万缺陷器件数”(dppm) 衡量。
defective parts per milli on
（2）正常使用： 此阶段的故障率在整个器件使用过程中都保持稳定。
此故障率以“FIT ”为单位，或作为以小时为单位的“平均故障间隔时间”(MTBF)。
其中，故障率1 Fit,可解释为一千个产品（103）工作100万（106）小时只有一次故障，即
10-9/h
（3）劣化阶段：此阶段表示固有劣化机制开始占主导地位并且故障率开始呈几何级增长的时间点。
产品寿命通常定义为从初始生产一直到出现劣化的时间周期。
2、对于给定样本大小 n ，在t 小时之后将出现 m 个故障
运行时间 – 如果“n”运行“t”小时后发现“m”个故障，则
λavg (平均故障率 )=t n m
FIT – 时基故障，即每十亿运行小时出现故障的部件数。
您可以使用 TI 的可靠性估算器获取任何 TI 器件的 FIT 率。
DPPM – 每百万缺陷器件数，也被称为每百万发货量次品数。
MTTF （平均故障时间）- (t1+t2+t3+….tm)/m。
元器件的寿命推算
元器件的寿命推算电子元器件的寿命特性实际上都可以用“浴盆形”曲线恰如其分地表示。
本节讨论曲线的第一部分，钽电容即元器件的早期失效问题，它直接影响电子设备寿命的“夭折”或“早期失效”。
经验表明，通常一台新制造的设备在其寿命周期的早期发生的故障较多，即在装配、测试和启动过程中出现的故障多于以后在现场使用时期的故障。
其中一个重要的原因是从供应者得到的元器件常包含一些不耐用产品，这些不耐用产品会在部件或设备整机的初始试验中或在设备的初期使用中发生失效，引起设备故障。
为了消除或减少电子设备在早期使用中出现的故障，对电子元器件需要采用质量检验和筛选试验。
质量检验就是通过目检和试验测试以减少元器件生产线中不合格产品的数量TDK电感筛选试验是通过施加应力的办法剔除劣质元器件以减少早期失效率，即在经过选择的情况下，使用一种预先规定的“老化”周期来筛选出不耐用的元件或器件。
这种方法用于特别注重日靠性的场合。
可靠性筛选的目的是尽快地缩短早期失效期，将早期失效率减少到可接受的水平。
元器件级的时间应力的应用。
通过比较表明，可靠性筛选减少了元器件的失效率。
它还表明在125℃进行1OOh筛选试验与100℃下进行240h筛选试验的失效率是相似的。
“筛选”的含义就是对电子元器件进行·种应力试验或多种应力试验，发现器件的固有薄弱环节KEMET（从而发现早期失效），而不损坏良好器件的整体特性。
当这种试验用于由同样方法生产的一组同类器件时，可用来确定这一组中的较差器件而不损坏这组中“良品”器件的结构或完成功能的能力。
筛选的原理是：如果应力水平选择适当，劣质器件发生失效，而优质器件则能通过。
如果把发生失效的器件从该组中剔出，那么，剩下的器件就可以在正常额定工作条件下能经受逸种应力，因此认为它们的可靠性是可以接受的。
筛选可由元器件生产厂或用户在自己的试验设备上进行，也可以在独立的实验室进行。
无论谁来进T491V107K006AT行筛选试验，用户首先应该熟悉卖方出售的元器件产品在正常生产中所使用的筛选试验的条件和功效。
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