
【電】 circuit reliability
circuit; circuitry
【計】 electrocircuit
【化】 circuit; electric circuit
【醫】 circuit
【電】 reliability
電路可靠度的定義與工程内涵
從漢英詞典視角,"電路可靠度"對應的英文術語為"Circuit Reliability",其核心定義為:特定工作條件下,電路在規定時間内無故障完成預期功能的概率。該概念融合了概率統計學與工程學屬性,是衡量電子系統穩定性的關鍵指标。
可靠度(Reliability)
在工程語境中特指"概率化的性能持久性"(Probability of failure-free operation),區别于泛指的"可靠性"。國際标準IEC 60050(191) 将其定義為:"産品在給定條件下和規定時間内完成要求功能的能力"。
電路(Circuit)
涵蓋集成電路(IC)、PCB闆級電路、電力電子拓撲 等實體系統,其可靠度需結合元件失效機制與系統架構綜合分析。
失效率(Failure Rate, λ)
單位時間内失效元件數量與總數之比,通常服從指數分布(如浴盆曲線模型)。計算公式為:
$$
lambda = frac{text{失效數}}{text{總元件數} times text{運行時間}}
$$
平均無故障時間(MTBF)
可修複系統的平均失效間隔,與失效率呈倒數關系:
$$
text{MTBF} = frac{1}{lambda}
$$
可靠度函數 R(t)
基于指數分布的标準表達式:
$$
R(t) = e^{-lambda t}
$$
其中 t 為任務時間,λ 為恒定失效率。
失效物理(Physics of Failure)
包括電遷移(Electromigration)、熱載流子注入(HCI)、時間相關介質擊穿(TDDB)等半導體失效機制。
冗餘設計(Redundancy)
通過并聯備份、糾錯碼(ECC)等技術提升系統級可靠度,滿足高可靠性應用需求(如航空航天電子)。
加速壽命試驗(ALT)
依據阿倫尼烏斯模型(Arrhenius Model),通過提升溫度/電壓加速失效過程,驗證電路壽命:
$$
text{壽命} propto e^{frac{E_a}{kT}}
$$
Ea 為激活能,k 為玻爾茲曼常數,T 為絕對溫度。
注:術語定義參考國際電工委員會(IEC)标準術語庫及IEEE可靠性協會(IEEE Reliability Society)技術白皮書。
電路可靠度是衡量電路在規定條件和時間内正常完成規定功能能力的核心指标,其定義和影響因素可歸納如下:
電路可靠度指電路在規定的工作條件(如溫度、濕度、電壓等)下,規定的時間段内能夠實現預定功能的概率。該定義強調三個關鍵要素:條件、時間與功能,例如一個電路在高溫環境下連續工作1000小時仍能保持正常信號輸出的概率。
可靠度通常用概率函數$R(t)$表示,公式為: $$ R(t) = P(T > t) $$ 其中$T$表示電路失效時間,$t$為指定時間,$R(t)$即為電路在時間$t$内未失效的概率。
如需深入理解電路可靠度測試方法,可參考的電路可靠性分析文檔。
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