Реферат: Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления

Чувашскийгосударственный университет

им. И. Н.Ульянова

НИКИФОРОВИгорь Кронидович

ДИАГНОСТИКАОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И

УСТРОЙСТВАВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ.

Специальность 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления.

Реферат

Научный руководитель

д.т.н. профессор

Пряников В.С.

Чебоксары 1998

Содержание

1.<span Times New Roman""> 

Понятие надежности...............................................................................................3

                                                                     

2.<span Times New Roman""> 

Отказ. Виды отказов. Дефекты...............................................................................7

3.<span Times New Roman""> 

Обзор неразрушающих методов испытания элементов радиоэлектронной аппаратуры....................................................................................................................10

4.<span Times New Roman""> 

Прогнозирование надежности полупроводниковых приборов по уровню собственныхшумов........................................................................................................13

5.<span Times New Roman""> 

Методы измерения НЧ шумов..............................................................................15

6.<span Times New Roman""> 

Автоматизация измерения НЧ шумов полупроводниковых приборов и интегральныхсхем. ......................................................................................................17

7.<span Times New Roman""> 

Список литературы...............................................................................................18<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1.Понятиенадежности.

Прогресс современной техники, высокие требования кточности, помехозащищенности, быстродействию привели к усложнению электронныхузлов и блоков радиоаппаратуры и оборудования.

Усложнение аппаратуры резко снижает надежностьсовременного радиоэлектронного оборудования. Низкая надежность приводит к тому,что стоимость эксплуатации такого оборудования в течение одного года превышаетв несколько раз стоимость самого оборудования, что приводит к огромнымэкономическим потерям и резко снижает эффективность использованиярадиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Возникновение проблемы надежности по [1]обусловлено, главным образом, следующими причинами:

·ростом сложности электронной аппаратуры;

·отставанием качества элементов радиоэлектроники отих количественного определения;

·повышением ответственности функций, выполняемыхаппаратурой (цена отказа); исключением человека-оператора (полным иличастичным) при выполнении аппаратурой своих функций;

·сложностью условий. В которых эксплуатируется РЭА.

Основное противоречие современной техники состоит втом. Что если не приняты специальные меры по повышению надежности и чем сложнееи точнее аппаратура управления, тем менее она надежна. Особую остротуприобретает требование безопасной работы РЭА в системе комплекснойавтоматизации процессов управления с применением сложных многосвязных систем.Отказ подобных систем может привести к катастрофическим последствиям.

Проблема обеспечения надежности элементов иустройств автоматического управления включает в себя множество этапов: отсоздания элементов и аппаратуры, до ее практического использования. Поэтому всефакторы, влияющие на надежность РЭА, условно принято рассматриватьприменительно к трем этапам:проектирования, изготовления, эксплуатации.

При проектировании учитывают следующие факторы:

·качество и количество применяемых элементов идеталей;

·режимы работы элементов и деталей;

·стандартизация и унификация;

·доступность деталей узлов и блоков для осмотра иремонта.

К производственным факторам, отрицательно влияющимна надежность относятся:

·отсутствие качественного контроля материалов икомплектующих изделий, поступающих от смежных предприятий;

·нарушение сортности и недоброкачественная заменаматериала при изготовлении деталей;

·установка в приборах элементов, подвергающихсядлительному хранению в неблагоприятных условиях, без предварительной проверки;

·недостаточное внимание к чистоте оборудования,рабочего места, воздуха и т.д. (что особенно важно в производстве микросхем исборке точных элементов и устройств);

·íĺďîëíűéęîíňđîëü çŕőîäîěîďĺđŕöčé č ďđčâűďóńęĺăîňîâîéďđîäóęöčč;

·нарушение режима сложных технических процессов.

К эксплуатационным факторам, влияющим на надежность,относятся следующие:

·квалификация обслуживающего и ремонтного персонала;

·воздействие на приборы и механизмы внешних условий(климатических; механических и т.п.) и факторы времени.

          На основе вышеизложенного даетсяопределение надежности по [1].

«Надежность- свойство изделия сохранять способность к выполнению своих Функций в заданныхусловиях эксплуатации».

          К основным фундаментальным понятиямтеории надежности относятся надежность и отказ.

Большинство специалистов по теории надежностиразделяют характеристики надежности на две группы: количественные икачественные. Количественное определение надежности не может быть принято потому, что надежность определяется множеством количественных характеристик и ниодна из них не может в полной мере выражать это понятие. Поэтому таким можетбыть только качественное определение, характеризующее определенные свойстваконкретного изделия. Чаще всего же стремятся использовать количественныехарактеристики, так как качественное определение надежности не позволяетвыразить надежность математически (числом). Это вызвало необходимость создатьосновные критерии, с помощью которых можно было бы количественно оценитьнадежность различных элементов, дать сравнительную оценку надежности различныхизделий. К числу широко применяемых критериев надежности по [1], [3]относятся:

·вероятность безотказной работы за времяt

                                                                                                         (1)    

определяетсякак вероятность события, когда время безотказной работы Tменьше,чем время t;

·<span Times New Roman"">    

вероятность отказов

          (2)    

представляетсобой интегральную функцию распределения случайной величины F(t).Плотность распределения случайной величины определяется как производная отфункции распределения

(3)    

·<span Times New Roman"">    

среднее время безотказной работы

(4)    

понимаетсякак математическое ожидание времени работы изделия до отказа;

·<span Times New Roman"">    

среднее время между соседними отказами (наработка на отказ)

(5)    

где tcpi — среднее время исправной работы между двумя соседнимиотказами i-того образца аппаратуры, М- число испытываемых образцов. Понимаетсякак среднее время ремонтируемого изделия между двумя соседними отказами;

·<span Times New Roman"">    

Интенсивность отказов (опасность отказов)

(6)   

Показываеткакая доля от работающих в момент времени tэлементов отказывает вединицу времени;

·<span Times New Roman"">    

частота отказов

(7)   

Понимаетсяплотность вероятности времени работы изделия до первого отказа, статистическионо определяется как отношение числа отказавших изделий в единицу времени кпервоначальному числу испытываемых изделий, при условии, что все вышедшие изстроя элементы не восполняются;

·<span Times New Roman"">    

средняя частота отказов

(8)   

        

Понимаетсяотношение числа отказавших изделий в единицу времени к числу испытываемыхизделий при условии, что все вышедшие из строя изделия заменяются новыми.

          Критериями надежности могут быть такжеи коэффициенты, характеризующие различные показатели надежности РЭА, как то:

·<span Times New Roman"">    

коэффициент готовности

(9)    

где   tp — время исправной работы РЭА,

          tn — время вынужденного простоя,

          n — число перерывов в работеза определенный календарный срок.

Кгпоказывает вероятностьтого, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени;

·<span Times New Roman"">    

коэффициент вынужденного простоя

(10)  

Показываетвероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранныймомент времени;

·<span Times New Roman"">    

коэффициент профилактики

(11)  

         

Показываетотношение числа часов, потраченных на профилактику и ремонт аппаратуры, ковремени ее исправной работы, взятых за один и тот же календарный срок;

·<span Times New Roman"">    

частота профилактики

(12)  

где   n — число ремонтов РЭА,

          m — число профилактическихосмотров.

Понимаетсякак отношение числа осмотров и ремонтов РЭА ко времени ее вынужденного простояи времени ее исправной работы в течение определенного календарного срока;

·<span Times New Roman"">    

коэффициент отказов

(13)  

 

где   ni — число отказов РЭА вследствиевыхода из строя данного типа элементов (например, диодов, конденсаторов ит.д.);

n — число отказов РЭА,вызываемых выходом из строя любых элементов, входящих в ее состав.

Понимаетсякак отношение числа отказов РЭА из-за выхода из строя данного типа элементов кобщему числу отказов РЭА, т.е. отмечает наиболее часто выходящие из строяэлементы РЭА;

·<span Times New Roman"">    

относительный коэффициент отказов

(14)  

где    Ni — число элементов i-того типа РЭА,

          N — общее число элементов вРЭА;

·<span Times New Roman"">    

коэффициент расхода элементов

(15)  

где   ai — число вышедших из строя элементов i-тоготипа,

          вi — числовышедших из строя элементов i-того типа, изъятых впроцессе профилактических осмотров и ремонта,

           t — время, в течение которого проводится испытаниеРЭА;

·<span Times New Roman"">    

коэффициент стоимости эксплуатации

(16)

где     Cэ — эксплуатации РЭА в течениеодного года;

          Cи — стоимость изготовленияРЭА.

Понимаетсякак отношение одного года эксплуатации к стоимости ее изготовления;

·<span Times New Roman"">    

прочие коэффициенты.

Критерияминадежности могут быть и различные отношения действительной и идеальнойхарактеристик работы РЭА. Характеристикой надежности называют количественноезначение критерия надежности для конкретной детали, узла, системы и т.д.Количественная оценка надежности позволяет: производить расчет надежности;сформулировать требования, предъявляемые к надежности вновь разрабатываемойРЭА; рассчитать предполагаемые сроки службы РЭА, сроки планового ремонта ипрофилактических работ.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

2. Отказ. Видыотказов. Дефекты.

Вторым фундаментальным понятием теории надежностиявляется понятие отказа.

«Отказ — это событие, после возникновения которогоизделие утрачивает способность выполнять заданные функции». Отказы по [2]классифицируют по следующим признакам:

·по степени влияния на работоспособность изделия(полные и неполные);

·по физическому характеру непосредственногопроявления (катастрофические (внезапные) и параметрические));

·по связи с другими отказами (зависимые и независимые);

·по времени существования (устойчивые (необратимые),временные (обратимые, устранимые) и перемежающиеся (мерцающие)).

          Основным является разделение отказовна внезапные и постепенные.

Внезапным отказом НАЗЫВАЕТСЯ ТАКОЙ ОТКАЗ, КОТОРЫЙ ВОЗНИКАЕТ В РЕЗУЛЬТАТЕ СКАЧКООБРАЗНОГОИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗДЕЛИЯ.

Постепенный отказ — это отказ, возникший врезультате постепенного изменения характеристик изделия. Отказ вспомогательныхэлементов, не влияющих на надежность, называют второстепенной неисправностью.Второстепенные неисправностиподразделяют на дефекты и неисправности. Дефектами называются неисправности,которые в момент их обнаружения не приводят к повреждению или нарушению работыи регулировке прибора, но могут в будущем вызвать подобные явления.

Неполадками называются неисправности в работеприбора, не оказывающие влияние на выполнение им основных функций.

Отказы полупроводниковых приборов (ППП) по [3]поих внешним проявлениям разделяются на короткие замыкания, обрывы и измененияпараметров. Первые два типа отказов относятся к «катастрофическим», последний — к «деградационным» отказам.

Основным механизмом коротких замыканий вППП-структурах является теплоэлектрический пробой, который условно делится натри стадии:

·Электрический пробой, т.е. туннельный либолавинный. Первая стадия считается обратимой;

·«Второй пробой» — стадия мощного, резкогоувеличения тока через ППП, что приводит к сильному локальному разогреву одногоиз участков ППП;

·Необратимая трансформация ППП за счет сильноголокального разогрева, протекающим через ППП электрическим током. Образуетсялибо проплавленные структуры, либо обрыв внутреннего соединительногопроводника, либо образование проводящего канала между разными структурами ППП.

          Перечислим основные дефекты,приводящие к короткому замыканию в результате теплоэлектрического пробоя:

·<span Times New Roman"">    

плохое (неполное) соединениекристалла с корпусом;

·<span Times New Roman"">    

неравномерное распределение тока в структуре. Сравнительно редко короткиезамыкания возникают в результате случайного попадания внутрь корпуса ППП токопроводящихчастиц. Замыкания электродов структуры с кристаллом возникают иногда из-запровисания внутренних проводников вследствие их избыточной длины.

                Основными механизмами обрывов в цепях электродов ППП являются следующие:

·<span Times New Roman"">    

механические разрушения соединений кристалла с корпусом или сварных соединенийвнутренних проводников с другими элементами конструкций при воздействиивибрации, ударов, больших линейных ускорений;

·<span Times New Roman"">    

химические и электрохимические разрушения соединений и металлическихпленок;

·<span Times New Roman"">    

рост интерметаллической базы в местах соединения разных металлов и«расслоение» структуры. Специфические обрывы возникают иногда вследствиезначительных напряжений в проводниках прибора, залитых пластмассой. Температурныекоэффициенты линейного расширения металла проводника и пластмассы различны, из-за чего при большихизменениях температуры на  Т в проводникевозникает достаточное напряжение

где   Е — модель упругости проволоки,

    — температурные коэффициенты расширения пластмассы и проводника.

Частообрывы по этой причине оказываются перемежающимися и проявляются вблизинекоторой критической температуры.

          В планарных ППП обрывы могут возникатьиз-за дефектов алюминиевой металлизации токопроводящих дорожек и контактныхплощадок.

          Основными механизмами отказов приизменении и нестабильности характеристик ППП являются генерация и перемещениеэлектрических зарядов на поверхности кристалла ППП, что ведет к изменениюконцентрации подвижных носителей рекомбинации. Некоторые причины появления идвижения поверхностных зарядов следующие:

·<span Times New Roman"">    

появление ионов на поверхности кристалла. Зависит от способа обработкикристалла, влажности и свойств окружающей среды. Общим свойством зарядов этоготипа является их предрасположенность к «расползанию» по поверхности, а скоростьрасползания зависит от значения поверхностного сопротивления и удельной емкостидиэлектрического слоя относительно полупроводника. Само поверхностноесопротивление сильно зависит от температуры и влажности и время расползаниярядов уменьшается с ростом температуры и влажности

·<span Times New Roman"">    

появление заряда, образованного ионами внутри пленки окисла. Как правило,даже при тщательно разработанном техпроцессе, всегда имеются положительные ионынатрия, которые перемещаются при высоких температурах (100-200оС) и наличии притягивающегоэлектрического поля к границе кремний-окисел. Для защиты от перемещения ионовнатрия, в окисле создают тонкую пленку фосфорно-силикатного стекла (SiO2*P2O5), которая захватывает этиионы. Кроме ионов натрия внутри пленки окисла могут перемещаться и ионы другихэлементов (так, ионы золота создают отрицательный заряд). Надо отметить, чтопри перемещении ионов имеет значение направление поля, поэтому при перемененаправления поля ионы двигаются в противоположную сторону, поэтому этот процесссчитается обратимым;

·<span Times New Roman"">    

появления заряда, образованного избыточными атомами кремния в окислеоколо границы с кристаллом. Из-за того, что атомы кремния находятся в избыткепри механизме образования окисла кремния, образуется положительный заряд,созданный оставшимися атомами кремния. При нормальной температуре этот зарядпрактически неподвижен, при очень высокой температуре и наличии сильного поляэтот заряд перемещается в направлении к внешней поверхности окисла пленки (SiO2);

·<span Times New Roman"">    

появление заряда, образованного е, находящимися на поверхностныхуровнях. При обрыве кристаллической решетки на границе появляются атомы полупроводникас нарушенными электронными связями, т.е. е занимают энергетические(поверхностные) состояния, лежащие внутри запрещенной зоны энергий для данногополупроводника. Из-за этого е с такой энергией не могут проникать в глубькристалла и остаются только вблизи поверхности. При заполнении и освобождениисоответствующих энергетических состояний носители заряда — е и дыркамивозникают и исчезают поверхностные заряды. Чем дальше от полупроводникалокализован поверхностный энергетический уровень, тем больше время его заполненияили освобождения. Этот процесс вызывает, с одной стороны, низкочастотный (НЧ)шум и является причиной нестабильности основных параметров ППП;

·<span Times New Roman"">    

появление и образование каналов проводимости вдоль поверхности кристалла.Этот процесс, как правило, приводит к изменению коэффициента усиления вбиполярных транзисторах и изменению многих характеристик полевых транзисторов(токинжекции и «паразитного» перехода снижает эффективность эмиттера дополнительныйобратный ток  или ток через каналуменьшает усиление и крутизну транзисторов в режиме малых токов).

          Эксперименты многих исследователейпоказали существенные изменения параметров ППП в процессе испытаний, если кпереходам ППП приложено большое напряжение в комбинации с высокой температуройокружающей среды. Было доказано, что при таких напряжениях в электрическом полепроисходит разделение и группировка положительных и отрицательных ионов наповерхности, дрейф этих ионов по направлению к электродам, имеющимсоответствующий знак заряда. Было доказано, что эти процессы являютсяисточником НЧ шума и ответственны за изменение основных параметров ППП вовремени.

3. Обзорнеразрушающих методов испытания

элементов РЭА.

          Наиболее частой причиной, по мнениюмногих специалистов, снижающей качество готовой продукции являются скрытыедефекты и важную роль в проблеме повышения качества и надежности изделийэлектронной техники (ИТЭ) отводят неразрушающим испытаниям (НРИ) — дефектологии, науке о принципах, методах и средствах обнаружения дефектов.

          Для контроля дефектов в ИТЭ разделяютдве группы НРИ. Первую группу составляют методы интегральной диагностики,наиболее эффективными из них являются методы, основанные на измерении шумовыххарактеристик, в том числе электрических и акустических шумов. Вторую группусоставляют методы локальной диагностики. В настоящее время для контроля ИЭТприменяются общие и специальные методы НРИ. К общим относятся: визуальныйконтроль, испытание давлением, акустическая и магнитная дефектоскопия, методкапиллярной дефектоскопии, радиография и метод вихревых токов.

          К специфическим методам НРИ относятся:рентгеновские, голографические, тепловые, оптические и электрические методы.

          Визуальный контроль наиболее широкораспространенный метод НРИ. Используется для исследования поверхностныххарактеристик (повреждения, посторонние включения, расположение элементов ипр.). Метод прост, требует малых затрат времени и недорог [3].

          При испытании давлением дефектыобнаруживаются по проникновению газов или жидкости в полости дефектов или черезэти дефекты [3].

          Под акустическими испытаниями понимаютзвуковые и ультразвуковые испытания. Наиболее широко используетсяультразвуковая спектроскопия. Метод основан на использовании явлений, связанныхс дифракцией света. Метод звуковой спектроскопии используется для формированияизображения путем сканирования эхоимпульсом. Недостатком является то, чтообъекты контроля сравнимы по размерам с пределами разрешения, из-за чего, какправило, получается некачественное изображение. Также, большинство объектовконтроля взаимодействует с ультразвуком сложным образом, из-за чего полученныеизображения нуждаются в дополнительной расшифровке. [3],[6]

          Метод капиллярной дефектоскопииоснован на использовании проникающих красящих или люминесцентных жидкостей,которые светятся под действием ультрафиолетового излучения. [3], [6]

          Метод магнитной дефектоскопии основанна явлении искажения магнитного поля ферромагнитного испытуемого образца приналичии в нем дефектов.[3], [6]

          Метод радиографии основан наспособности рентгеновских лучей (  — лучей) проникать сквозь непрозрачные вещества и «высвечивать» неоднородности идефекты структуры исследуемого объекта.[3], [6]

          Метод вихревых токовприменяется для обнаружения аномалий электрической или магнитной проводимости,обусловленные различными механическими дефектами, неоднородностями. Изменениямиструктуры и неправильной кристаллизации (отклонение в режиме термообработки).Все эти аномалии электропроводности, магнитной проводимости обнаруживаются поизменениям полного сопротивления катушки, питаемой переменным током,электромагнитное поле которой служит источником вихревых токов, наводимых виспытуемом образце. [3], [6]

          Голографические методы используются вкачестве как общих, так и специфических методов НРИ. Метод базируется наглубоком знании физических процессов, протекающих в исследуемых образцах. Методочень дорогостоящий, основан на применении компьютерной техники. [3], [7]

          При тепловых методах НРИполучают информацию о параметрах и качестве изделий по распределениютемпературы на их поверхности в виде термограмм, которые позволяют судить оналичии скрытых дефектов. Метод основан на излучении электромагнитной энергии винфракрасной области спектра любым телом, имеющим температуру, отличную отабсолютного нуля. Тепловые методы подразделяются на пассивные и активные.

          Пассивные — это методы, позволяющиеопределять распределение температуры на поверхности изделия без примененияспециальных источников тепловой энергии (т.е. осуществляют контроль качестваизделия без искажения электрических и тепловых характеристик изделия). Приактивных методах имеется источник искусственного тепла, который воздействует напроверяемое изделие. Тепловые методы делятся так же на контактные ибесконтактные. В основном применяют контактные методы, к которым относитсябольшинство методов НРИ. В этой области, как то:

·<span Times New Roman"">    

методы измерения температурыс помощью термопар;

·<span Times New Roman"">    

люминесцентные методы, основанные на измеренииинтенсивности свечения некоторых люминофоров под действием ультрафиолетовогоизлучения;

·<span Times New Roman"">    

методы измерения температурс помощью температурно-чувствительных красок, изменяющих свой цветпри определенных температурных режимах;

·<span Times New Roman"">    

жидкокристаллические методы, основанные наиспользовании свойств холестерических жидкокристаллических соединений изменятьокраску под воздействием температуры и позволяющие определять разностьтемператур до 0.1оС.

          Бесконтактные методы измерениятемпературы являются более перспективными и универсальными, они не вызываютискажения температурного поля изделий, мало инерционны, обладают высокойразрешающей способностью. Здесь наиболее перспективным является метод, сущностькоторого состоит в регистрации каким-либо способом инфракрасного излучения,исходящего от исследуемого объекта, без непосредственного механическогоконтакта термоприемника с ним (фотография, приборы разного назначения).[3], [6], [8]

          Электрические методыотносятся к методам интегральной диагностики. Основаны на возможности оценки ипрогнозирования работоспособности и величине характерных электрическихпараметров. Например, для контроля качества ППП измеряют параметрывольтамперной характеристики.

          Резисторы проверяют по уровню третьейгармоники. Тонкопленочные конденсаторы (ТПК) проверяют на пробой диэлектрика,используют параметры, характеризующие надежность внутреннего поля вдиэлектрике, рассматривают плотность объемного заряда, накапливаемого приприложении к ТПК постоянного напряжения вблизи микровыступов, т.е. в областяхлокализации поля.

          К электрическим методам такжеотносится метод контроля шумовых характеристик. [3],[4], [6]

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

4.Прогнозирование надежности ППП по уровню

собственныхшумов.

Многие исследователи, занимающиеся надежностью РЭА,в ряде своих работ, показали, что собственные шумы ППП, электровакуумныхприборов, резисторов, штепсельных разъемов, контактов реле и других элементовРЭА несут информацию об их надежности.

По [3]физической основой методапрогнозирования отказов ППП по их низкочастотным шумам является зависимостьуровня шума от наличия дефектов структуры и контактов прибора. Основнымиисточниками шума в электрических цепях и активных элементах по [3], [6], [9], [10] являются:

·тепловойшум. Существует в любом проводнике или полупроводнике. Среднеквадратичноезначение напряжения теплового шума определяется по формуле Найквиста:

(18)  

где    к — постоянная Больцмана;

          Т — постоянная температура;

          R — активное внутреннеесопротивление прибора;

           f — эквивалентная шумовая полоса.

Этот шум вызывается хаотическим тепловым движениемносителей заряда;

·дробовыйшум. Этот шум возникает вследствие флуктуации концентрации носителей зарядаза счет случайности процессов генерации и рекомбинации. Чаще всего для егоопределения пользуются формулой Шоттки и среднеквадратичное значение шумовоготока определяется как

(19)  

где   q — заряд e;

          I — ток, протекающий черезкомпенсаторный переход.

          Для ППП с p-n переходами учитывают, чтоток через переход является суммой прямого и обратного токов, причем каждому ихних присущ дробовый шум. Поэтому в транзисторах дробовые шумы возникают вэмиттерном и коллекторном переходах:

(20)  

(21)  

где    Гэ, Гк — дифференциальныесопротивления эмиттерного и коллекторного переходов;

          Iэбо, Iкбо — их обратные токи;

          Iэ — прямой ток эмиттерногоперехода.

          Многими исследователями отмечено, чтотепловой и дробовый виды шумов прямо не связаны с дефектами приборов и несодержат дополнительной информации о потенциальной надежности исследуемогоприбора.

          НЧшумы. В литературе по надежности РЭА нет еще единой терминалогии дляданного вида шума. Встречаются названия: фликкер-шум, шумы мерцания, шумы типа 1/f,избыточные шумы и НЧ шумы.

          Причиной возникновения этого шумаявляются различные дефекты в структурах ППП. Для этого вида шума обычнорассматривают спектральную плотность мощности этого шума, котораяпропорциональна величине     , гдекоэффициент     характеризует видспектра. Энергетический спектр шума зависит от источника флуктуации, а так жеот полосы пропускания цепей, через которые проходит сигнал. Спектральнаяплотность мощности шума равна усредненной по времени мощности. Приходящейся наединицу полосы частот, и характеризует распределение мощности в спектре частот.[3]. Спектральная плотность G(f)измеряется следующимобразом

(22)  

Используетсятакже часто коэффициент шума

(23)  

где   U2ш.п. — квадрат эффективногонапряжения шума, приведенного на вход;

          Rг — сопротивление источникасигнала.

          Отмечено, что коэффициент шума сильнозависит от сопротивления источника сигнала, что является недостатком этогопараметра.

          Многие исследователи отметили, чтоосновные виды отказов ППП и интегральных схем (ИС) прогнозируются по уровню ихНЧ шумов, поэтому считается, что чрез характеристики НЧ шума можно получитьпоказатели надежности ППП и ИС. В качестве прогнозирующего характера можноиспользовать любую из рассматриваемых характеристик: Эффективное напряжениешума, коэффициент шума, спектральную плотность мощности, функциюавтокорреляции.

Отмечено, что функция автокорреляции и спектральнаяплотность мощности любого случайного процесса тесно взаимосвязаны и дляполучения данных об этом процессе ( где отражаются наиболее полно физическаясущность и параметры эт000ого процесса) достаточно измерить одну из этиххарактеристик. Но, с точки зрения удобства измерений в производственныхусловиях предпочтение. отдается спектральной плотности мощности шума.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

5. Методы измерения