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電子元器件失效率模型速查表（基于MIL-HDBK-217F）

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2025-11-06 09:25

電子元器件失效率模型速查表（基于MIL-HDBK-217F）

 

元器件類別	具體類型	失效率模型公式（單位：fr/10?hr）	關(guān)鍵參數(shù)說明	適用場(chǎng)景 / 備注
微電路	閘門類 / 微處理器（邏輯芯片、CPU）	λ? =（λ?,Chip×π_T + λ?,Pkg×π_E）×π_Q×π_L	λ?,Chip：晶片基本失效率（與閘門數(shù)正相關(guān)）；λ?,Pkg：封裝基本失效率（與引腳數(shù)正相關(guān)）；π_T：溫度因子；π_E：環(huán)境因子；π_Q：品質(zhì)因子；π_L：學(xué)習(xí)因子	邏輯門、微處理器、可編程邏輯器件（PLA/PAL）
	記憶體（DDR、Flash）	λ? =（λ?,Chip×π_T + λ?,Pkg×π_E + λ_cyc）×π_Q×π_L	新增 λ_cyc：讀寫循環(huán)失效率（每 100 萬次讀寫增≈0.001 fr/10?hr）；其他參數(shù)同閘門類	動(dòng)態(tài) / 靜態(tài)存儲(chǔ)器、閃存等需頻繁讀寫的器件
	VHSIC/VLSI CMOS（大規(guī)模 FPGA）	λ? = λ?,Die×π_Mfg×π_T×π_CD + λ?,Pkg×π_E×π_Q×π_PT + λ_EOS	λ?,Die：晶粒基本失效率；π_Mfg：制程因子（先進(jìn)制程≈0.8）；π_CD：晶粒復(fù)雜度因子；π_PT：封裝類型因子；λ_EOS：電氣過應(yīng)力失效率	閘數(shù)＞60K 的高速 / 大規(guī)模 CMOS 器件（如高端 FPGA、復(fù)雜 SoC）
分立式半導(dǎo)體	低頻二極管（整流管、穩(wěn)壓管）	λ? = λ?×π_S×π_C×π_T×π_E×π_Q	λ?：基本失效率；π_S：電壓應(yīng)力因子；π_C：接觸構(gòu)造因子（貼片≈0.8，插件≈1）；其他同通用因子	頻率＜200MHz 的整流、穩(wěn)壓、瞬態(tài)抑制二極管
	高頻 GaAs FET（微波晶體管）	λ? = λ?×π_A×π_M×π_T×π_E×π_Q	π_A：應(yīng)用因子；π_M：網(wǎng)絡(luò)匹配因子（匹配差≈1.8）；其他同通用因子	頻率≥1GHz 的低噪聲驅(qū)動(dòng) / 功率 FET（微波通信、雷達(dá)設(shè)備）
	低頻雙極型晶體管（功率管）	λ? = λ?×π_S×π_R×π_A×π_T×π_E×π_Q	π_R：額定功率因子（實(shí)際功率 / 額定功率≈80% 時(shí) π_R≈1.5）；其他同通用因子	頻率＜200MHz 的功率放大、信號(hào)放大晶體管
電阻器	固定電阻（皮膜型、繞線型）	λ? = λ?×π_R×π_E×π_Q（普通固定）；λ? = λ?×π_T×π_E×π_Q×π_NR（皮膜型網(wǎng)絡(luò)）	λ?（皮膜型）：3.25×10??×exp [(T_A+273)/343)³]×exp [(S/1.0)×(T_A+273)/273]；π_NR：網(wǎng)絡(luò)電阻數(shù)因子	貼片 / 插件皮膜電阻、繞線精密電阻；網(wǎng)絡(luò)電阻需加 π_NR（電阻數(shù)越多值越大）
	可變電阻（電位器）	λ? = λ?×π_TAPS×π_C×π_R×π_V×π_E×π_Q	π_TAPS：抽頭數(shù)因子（3 抽頭≈1.5）；π_C：結(jié)構(gòu)因子；π_V：電壓因子；其他同固定電阻	繞線型 / 非繞線型電位器（如電路調(diào)壓、調(diào)阻場(chǎng)景）
	熱敏電阻（珠狀 / 碟狀）	λ? = λ?×π_E×π_Q；λ?（珠狀≈0.021，碟狀≈0.065，桿狀≈0.005）	無溫度因子（自身隨溫度變化，模型簡(jiǎn)化）；π_E：環(huán)境因子；π_Q：品質(zhì)因子	溫度檢測(cè)、補(bǔ)償電路中的熱敏元件
電容器	普通固定電容（陶瓷、薄膜）	λ? = λ?×π_CV×π_E×π_Q	λ? = A×[(S/S_R)^H + 1]×exp [B×(T+273)/T_R)^G]；π_CV：電容值因子（100μF≈2.5）	陶瓷、薄膜、云母等非電解電容（濾波、耦合電路）
	固態(tài)鉭電解電容	λ? = λ?×π_CV×π_SR×π_E×π_Q	新增 π_SR：串聯(lián)電阻因子（ESR=10Ω≈1.8）；其他同普通固定電容	高可靠性場(chǎng)景（軍工、醫(yī)療）的濾波、儲(chǔ)能電容
	非固態(tài)鉭電解電容	λ? = λ?×π_CV×π_C×π_E×π_Q	新增 π_C：構(gòu)造因子（貼片≈0.9，插件≈1）；其他同普通固定電容	民用設(shè)備的中低壓濾波電路
繼電器	機(jī)械式繼電器	λ? = λ?×π_L×π_C×π_cyc×π_F×π_E×π_Q	π_L：負(fù)荷應(yīng)力因子；π_C：接觸方式因子；π_cyc：循環(huán)因子（100 萬次≈2）；π_F：應(yīng)用與構(gòu)造因子	電磁式機(jī)械繼電器（控制電路、電源切換）
開關(guān)	捺跳式 / 按鍵式開關(guān)	λ? = λ?×π_cyc×π_L×π_C×π_E	π_cyc：循環(huán)因子（動(dòng)作次數(shù)越多值越大）；π_L：負(fù)荷因子；π_C：接觸方式與品質(zhì)因子	面板按鍵、設(shè)備電源開關(guān)等
連接器	一般連接器（插件 / 貼片）	λ? = λ?×π_K×π_P×π_E	π_K：接合次數(shù)因子（1000 次≈1.5）；π_P：主動(dòng)接觸端子數(shù)因子（端子越多值越大）	板對(duì)板、線對(duì)板連接器（如 USB、HDMI、板間排針）
印刷電路板（PCB）	波峰焊 / 手焊 PCB	λ? = λ?×[N?×π_C + N?×(π_C+13)]×π_E×π_Q	N?：波峰焊穿孔數(shù)；N?：手焊穿孔數(shù)；π_C：復(fù)雜度因子（布線密度越高值越大）	單 / 多層 PCB（手焊失效率高于波峰焊，需重點(diǎn)關(guān)注焊接工藝）
石英晶體	普通石英晶體（振蕩器）	λ? = λ?×π_E×π_Q	無溫度 / 應(yīng)力因子（模型簡(jiǎn)化，依賴封裝穩(wěn)定性）；λ?：基本失效率≈0.01~0.05

速查表使用說明

 

參數(shù)查詢：

 

公式中 λ?（基本失效率）、π 系列（修正因子）的具體數(shù)值，需參考《MIL-HDBK-217F》附錄表格（文檔提及 “參數(shù)可由手冊(cè)表格查得”，如矽質(zhì) NPN 晶體管 A=0.0189、NT=-1052）。

 

單位統(tǒng)一：

 

所有失效率單位均為 “fr/10?hr”（每 100 萬小時(shí)失效次數(shù)），計(jì)算時(shí)需確保溫度（℃）、電壓 / 功率應(yīng)力比（實(shí)際值 / 額定值）等參數(shù)單位一致。

 

優(yōu)先級(jí)原則：

 

若元器件同時(shí)屬于多類別（如 “高頻功率晶體管”），優(yōu)先選擇文檔中 “針對(duì)性子模型”（如高頻高功率雙極型晶體管模型，而非通用分立式模型）。

 

簡(jiǎn)化場(chǎng)景：

 

民用低應(yīng)力場(chǎng)景（如常溫、降額使用、量產(chǎn) 1 年后）可簡(jiǎn)化因子：π_L≈1、π_T≈1、π_Q（工業(yè)級(jí)）≈1，僅保留 λ?×π_E 計(jì)算粗略值。

 

來源：可靠性技術(shù)