電子元器件選擇和應(yīng)用
3.2.1 電子元器件選用準(zhǔn)則
?電子元器件在選用時(shí)至少應(yīng)遵循下列準(zhǔn)則：
1.? 元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級等均應(yīng)滿足裝備的要求；
??? 2. 優(yōu)先選用經(jīng)實(shí)踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不允許選用淘汰品種和禁用的元器件；
3. 應(yīng)最大限度地壓縮元器件品種規(guī)格和生產(chǎn)廠家；
4. 未經(jīng)設(shè)計(jì)定型的元器件不能在可靠性要求高的軍工產(chǎn)品中正式使用；
??? 5. 優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時(shí)、價(jià)格合理的生產(chǎn)廠家的元器件。對關(guān)鍵元器件要進(jìn)行用戶對生產(chǎn)方的質(zhì)量認(rèn)定；
6. 在性能價(jià)格比相等時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用國產(chǎn)元器件。
電子元器件在應(yīng)用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下問題，并采取有效措施，以確保電子元器件的應(yīng)用可靠性：
??? 1. 降額使用。經(jīng)驗(yàn)表明，元器件失效的一個(gè)重要原因是由于它工作在允許的應(yīng)力水平之上。因此為了提高元器件可靠性，延長其使用壽命，必須有意識地降低施加在元器件上的工作應(yīng)力（電、熱、機(jī)械應(yīng)力），以使實(shí)際使用應(yīng)力低于其規(guī)定的額定應(yīng)力。這就是降額使用的基本含義。
??? 2. 熱設(shè)計(jì)。電子元器件的熱失效是由于高溫導(dǎo)致元器件的材料劣化而造成。由于現(xiàn)代電子設(shè)備所用的電子元器件的密度越來越高，使元器件之間通過傳導(dǎo)、輻射和對流產(chǎn)生熱耦合，熱應(yīng)力已成為影響元器件可靠性的重要因素之一。因此在元器件的布局、安裝等過程中，必須充分考慮到熱的因素，采取有效的熱設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)。
??? 3. 抗輻射問題。在航天器中使用的元器件，通常要受到來自太陽和銀河系的各種射線的損傷，進(jìn)而使整個(gè)電子系統(tǒng)失效，因此設(shè)計(jì)人員必須考慮輻射的影響。目前國內(nèi)外已陸續(xù)研制了一些抗輻射加固的半導(dǎo)體器件，在需要時(shí)應(yīng)采用此類元器件。
??? 4. 防靜電損傷。半導(dǎo)體器件在制造、存儲、運(yùn)輸及裝配過程中，由于儀器設(shè)備、材料及操作者的相對運(yùn)動(dòng)，均可能因磨擦而產(chǎn)生幾千伏的靜電電壓，當(dāng)器件與這些帶電體接觸時(shí)，帶電體就會(huì)通過器件“引出腿”放電，引起器件失效。不僅MOS器件對靜電放電損傷敏感，在雙極器件和混合集成電路中，此項(xiàng)問題亦會(huì)造成嚴(yán)重后果。
??? 5. 操作過程的損傷問題。操作過程中容易給半導(dǎo)體器件和集成電路帶來機(jī)械損傷，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及裝配和安裝時(shí)引起重視。如引線成形和切斷，印制電路板的安裝、焊接、清洗，裝散熱板、器件布置、印制電路板涂覆等工序，應(yīng)嚴(yán)格貫徹電裝工藝規(guī)定。
??? 6. 儲存和保管問題。儲存和保管不當(dāng)是造成元器件可靠性降低或失效的重要原因，必須予以重視并采取相應(yīng)的措施。如庫房的溫度和濕度應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，不應(yīng)導(dǎo)致有害氣體存在；存放器件的容器應(yīng)采用不易帶靜電及不引起器件化學(xué)反應(yīng)的材料制成；定期檢查有測試要求的元器件等。
3.2.2 半導(dǎo)體集成電路的選擇和應(yīng)用
半導(dǎo)體集成電路選擇應(yīng)按如下程序和要求進(jìn)行：
1. 根據(jù)對應(yīng)用部位的電性能以及體積、價(jià)格等方面的要求，確定所選半導(dǎo)體集成電路的種類和型號；
??? 2. 根據(jù)對應(yīng)用部位的可靠性要求，確定所選半導(dǎo)體集成電路應(yīng)執(zhí)行的規(guī)范（或技術(shù)條件）和質(zhì)量等級；
??? 3. 根據(jù)對應(yīng)用部位其他方面的要求，確定所選半導(dǎo)體集成電路的封裝形式、引線涂覆、輻射強(qiáng)度保證等級及單粒子敏感度等；
4. 對大功率半導(dǎo)體集成電路，選擇內(nèi)熱阻足夠小者；
5. 選擇抗瞬態(tài)過載能力足夠強(qiáng)的半導(dǎo)體集成電路；
? 6. 選擇導(dǎo)致鎖定最小注入電流和最小過電壓足夠大的半導(dǎo)體集成電路；
??? 7. 盡量選擇靜電敏感度等級較高的半導(dǎo)體集成電路。如待選半導(dǎo)體集成電路未標(biāo)明靜電敏感度等級，則應(yīng)進(jìn)行抗靜電能力評價(jià)試驗(yàn)，以確定該品種抗靜電能力的平均水平。
為了確保半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用可靠性，必須采取如下措施。
??? 1. 降額。設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)，對微電路所承受的應(yīng)力應(yīng)在額定應(yīng)力的基礎(chǔ)上按GJB/Z35《電子元器件降額準(zhǔn)則》降額。
??? 2. 容差設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)，應(yīng)了解所采用微電路的電參數(shù)變化范圍（包括制造容差、溫度漂移、時(shí)間漂移、輻射漂移等），并以此為基礎(chǔ)，借助于有效的手段，進(jìn)行容差設(shè)計(jì)。應(yīng)盡量利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）手段進(jìn)行容差設(shè)計(jì)。
??? 3. 熱設(shè)計(jì)。溫度是影響微電路失效率的重要因素。在微電路工作失效率模型中，溫度對失效率的影響通過溫度應(yīng)力系數(shù)πT體現(xiàn)。πT是溫度的函數(shù)，其形式隨微電路的類型而異。對微電路來說，溫度升高10o～20o約可使πT增加一倍。防過熱最終目標(biāo)是將微電路的芯片結(jié)溫控制在允許范圍內(nèi)，對高可靠設(shè)備，要求控制在100℃以下。微電路的芯片結(jié)溫決定于自身功耗、熱阻和熱環(huán)境。因此，將芯片結(jié)溫控制在允許范圍內(nèi)的措施包括控制自身功耗、熱阻和熱環(huán)境。
??? 4. 防靜電。對于靜電敏感電路，防靜電措施可參考有關(guān)著作和國軍標(biāo)。對于靜電敏感的CMOS集成電路，在使用中除嚴(yán)格遵守有關(guān)的防靜電措施外，還應(yīng)注意:
(1)不使用的輸入端應(yīng)根據(jù)要求接電源或接地，不得懸空；
??? (2)作為線路板輸入接口的電路，其輸入端除加瞬變電壓抑制二極管外，還應(yīng)對地接電阻器，其阻值一般取0.2～1MΩ;
??? (3)當(dāng)電路與電阻器、電容器組成振蕩器時(shí)，電容器存儲電荷產(chǎn)生的電壓可使有關(guān)輸入端的電壓短時(shí)高于電源電壓。為防止這一現(xiàn)象導(dǎo)致鎖定，應(yīng)在該輸入端串聯(lián)限流電阻器（其阻值一般取定時(shí)電阻的2～3倍）；
??? (4)作為線路板輸入接口的傳輸門，每個(gè)輸入端都應(yīng)串聯(lián)電阻器（其值一般取50～100Ω），以防止鎖定；
??? (5)作為線路板輸入接口的邏輯門，每個(gè)輸入端都應(yīng)串聯(lián)電阻器（其值一般取100～200Ω），以防止鎖定；