Главная Промышленная автоматика.


0,935 0,990 0,950 0,900

Доверитепьный уровень

0,500 О

Рис. 1 2.3. ЗависимоС1И верхней и нижней доверительных границ среднего срока службы

от обьемов выборки [9]

будет лежать где-то между Ю" ч" и 10" ч" . Такой прогноз делаегся также в пред-ноложснии, что фактор ускорения (энергия активации) точно известен и чго среднее квадратическое отклонение не зависит от температуры. Степень неопределенности, присутствующая во многих исследованиях по надежности с малыми выборками, зачастую игнорируется, по крайней мере до тех пор, пока это не приводит к резкой неопределенности рассматриваемых ве]шчин. Решение проблемы досгитастся значительным увеличением числа образцов в выборке. Если это невозможно, ю исследователь должен будет оценить начальные ограничения и тем самым избежать влияния фактора времени на достоверность экспериментальных данных, которая не достигается при малом числе приборов в выборке.

12.3.3. ПЕПОЛН.ЛЯ ИЛИ УСЕЧЕННАЯ БАЗА ДАННЫХ

Как показано в разд. 12.1, точное определение распределения интенсивности отказов требует точного установления по крайней мере 40 - 50 "г точек отказов, если не более. В некоторых случаях, однако, из-за ограничений возможного объема эксперимента или из-за конструктивных различий в выборках, сделанных в разное время (или из



Рис. 12.4. Верхняя и нижняя доверительные границы интен-сивностей отказов (распределенных по логарифмически нормальному закону) в конце 5-летнего срока службы при 90%-ном доверительном уровне в зависимости от объема выборки и ожидаемого среднего срока службы для среднего квадратического отклонения, равного единице [10]

разных партий с различных пластин), необходимо проводить ускоренные испытания до того, как число отказов достигнет 50%. Всякого рода случайности или другие типы отказов могут привести к преждевременному выходу из строя приборов из испытуемой партии. В таких случаях не должно бьЕть никаких проблем в получении необходимых данных, если допустимо прогнозирование отказа на основе имеющихся предварительных данных даже тогда, когда окончательные события еще не произошли. Однако если данных недостаточно для прогнозирования отказа и происходи г непредвиденный отказ, как, например, выгорание в мощных ПТШ, то база данных является непо;шой или, как ее называют, усеченной. Способы обработки таких данных были опубликованы в работах [14, 15]. Применение этих методов при анализе выгораний в мощных ПТШ описано в работе [И]. Некоторые результаты этой работы приведены в разд. 12 6. Для более дмальногс анализа эгих методов следует обратиться к работам [П, 14, 15].

\ \=*

\ \\

1 III

1 III

1 III

\ \ 1 1 \

Средний срок спджды, ч

12.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРОВ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Большинство программ по исследованию надежности преследуют три основные цели: 1) получение в достаточно короткий промежуток времени (1-2 года) необходимых данных для прогнозирования рабочей надежности (интенсивности отказов) приборов; 2) обнаружение и классификация механизмов отказов с тем, чтобы предотвратить их там, где необходимо; 3) установление мер, гарантирующих, чтобы последующие партии приборов бьши точной копией тех приборов, на которых бьши получены данные по надежности (последняя цель не будет обсуждаться в рамках данной главы) . В дополнение к перечисленным целям деградационные явления в боль-



шом количестве приборов должны быть ускорены таким образом, чтобы были отделены все основные механизмы отказов от всех сопутствующих второстепенных явлений, вызванных внешними воздействиями. Или если появление внешних воздействий является непредвиденным обстоятельством (сбои при тестировании и в процессах старения, которые не были специально предусмотрены), то они должны быть специально распознаны и соответствующим образом классифицированы.

Многие механизмы отказов связаны с диффузией атомов и процессами, которые могут быть описаны температурно-временной зависимостью Арре-ниуса, в которой скорость реакции зависит экспоненциально от ве;шчины, обратной температуре, и характеризуется энергией активации. Эти механизмы существенно ускоряются с увеличением температуры. С повышением температуры, однако, могут появляться и новые механизмы, особенно (но не только) если изменяется фаза процесса Это, следовательно, означает, что ускорение испытаний должно проводиться с учетом этих возможных изменений. Многие производители приборов на GaAs ограничивают свои испытания областью температур до 300°С или даже менее. (Уже при такой температуре электромиграция в А! существенно изменяет свой характер по сравнению с электромиграцией при меньшей температуре.) В тестовых структурах, где размер металлизационного слоя ограничен, например в омических контактах, при высокой температуре может значительно проявляться процесс старения.

Большинство механизмов отказов связано с режимом смещения по постоянному току. К таким процессам следует отнести выгорание, электромиграцию, некоторые процессы деградации омических контактов и образование центров захвата носителей, с которыми связаны эффекты изменения коэффициентов усиления и шума. Вследствие этого испытания на хранение при повышенной температуре без смещения по постоянному току могут быть информативными, но не с достаточной точностью будут характеризовать все виды деградации параметров. Конечно, в рабочем режиме на ПТШ воздействует не только смещение по постоянному току, но и высокочастотный сигнал. Для малошумящих (маломощных) приборов влияние высокочастотного сигнала может быть значительно слабее, чем влияние смещения по постоянному току. Для мощных ПТШ, в свою очередь, амплитуда напряжения высокочастотного сигнала в отдельные моменты времени может в два раза превышать напряжение постоянного смещения сток-исток. Это может быть причиной большого постоянного тока затвора, который может иметь положительную или отрицательную полярность, зависящую от настройки и условий смещения. Таким образом, аналогичная программа для ускоренных испытаний должна включать в себя также испытания мощных ПТШ в составе высокочастотных устройств (усилителей), которые бы работали при температуре до 250 или до 300°С. Такие испытания являются очень громоздкими и дорогостоящими, в связи с чем большинство данных по надежности на практике получают при высокой температуре, но при смещении только по постоянному току.

При постоянном смещении ПТШ на GaAs склонны к самовозбуждению в 190





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [63] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0037