元器件的壽命一般是多長時間 如何計算元器件的壽命

電子元器件在被用于組裝成各類電子設備而實際應用于市場時，需要面對外部各種應激反應。例如，電子設備掉落時引起的物理應變，冷熱溫差引起的熱應變，通電時的電應變等。以這些外部應變?yōu)檎T因，在產(chǎn)品使用時，有電子元器件發(fā)生故障的案例。因此，村田從各電子元器件的設計階段開始，研究外部應變與故障發(fā)生的機理，并反饋至電子元器件的可靠性設計中。同時，通過把握外部應變的強度與故障發(fā)生的時間?概率之間的關(guān)系，確立"外部應變與故障發(fā)生的加速模型"，以便在更短的試驗時間內(nèi)可對電子元器件的耐用年數(shù)進行評價。

作為加速模型的具體案例，針對多層陶瓷電容器的耐用年數(shù)的溫度?電壓加速性進行說明。一般情況下，多層陶瓷電容器由電絕緣體（電介質(zhì)）構(gòu)成，對于連續(xù)通電，具有高度可靠性。

例如，安裝在汽車發(fā)動機附近的控制模塊，在使用時，周圍環(huán)境的溫度會隨之升高。

圖1所示即為在這樣的高溫環(huán)境下通電時，電容器使用的陶瓷材料內(nèi)部狀態(tài)。

在陶瓷材料內(nèi)部含量極少的原子等級的電荷缺陷會從+極（正極）向-極（負極）移動。

以鈦酸鋇為代表的電陶瓷，在進行燒制工藝時，結(jié)晶構(gòu)造內(nèi)部包含了極少量的原子級缺陷（稱為氧空位），其可通過外部施加的電壓緩慢移動，不久便會累積在-極附近，最終可能會破壞陶瓷絕緣性。

如此，多層陶瓷電容器的耐用年數(shù)（壽命）取決于陶瓷材料中氧空位的移動速度與量，在確立模型時應將產(chǎn)品使用時的環(huán)境溫度與負荷電壓作為參數(shù)。通常情況下，采用阿倫尼烏斯方程的加速模型可廣泛適用，但作為簡便的推算方法，也可采用以下經(jīng)驗公式。

通過這個關(guān)系式，在更嚴格的條件下（更高的溫度，更高的電壓）進行加速試驗，可預估產(chǎn)品在實際使用環(huán)境下的耐用年數(shù)。

在此，讓我們嘗試對比多層陶瓷電容器的加速試驗與實際產(chǎn)品的預設使用環(huán)境。此時，電容器的加速試驗中耐久試驗時間表示為LA，實際使用環(huán)境下的相當年數(shù)表示為LN，來用于上述公式。

如此，可預估在85℃、20V的應用環(huán)境下進行的1000h耐久試驗，相當于65℃、5V應用環(huán)境下的362039h（≒41年?。?。用于計算的電壓加速常數(shù)與溫度加速常數(shù)雖然根據(jù)陶瓷材料的種類與結(jié)構(gòu)有所不同，但是，通過使用加速模型，可以根據(jù)較短時間內(nèi)的試驗結(jié)果驗證長時間實際使用環(huán)境下的耐用年數(shù)。

以上為多層陶瓷電容器的示例，有多種一般使用的電子元器件種類及設想的使用環(huán)境。因此，確立對各種電子元器件造成影響的應變相關(guān)加速模型是非常重要的。