电子元器件应用现状范文

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中图分类号：F407 文献标识码： A

一、电子元器件的可靠性

电子元器件的可靠性指的就是电子元器件的固有可靠性和应用可靠性。电子元器件的固有可靠性是整机可靠性的基础，这种固有的可靠性是电子元件的原材料的质量、设计加工制造过程的控制等多个方面共同决定的；应用可靠性就是电子元器件对电子整机系统可靠性的作用，将人为因素造成的电子整机可靠性降低尽可能的减少。电子元器件的选择购买、实际应用过程对于元器件本身的可靠性有着决定作用，即便是质量标准一样的电子元器件，由不同的单位生产，经手不同的工作人员，它所具备的可靠性都是不相同的，在市场上，即便是采用相同的原材料生产同一种电子元器件的时候，不同的单位生产出来的电子元器件的可靠性也是不相同的。之所以整机的可靠性水平会不一样，其原因就在于不同单位在元器件的选择、应用和控制的时候各不相同，比如某单位制造的自动抄表系统的时候是按照现场现场失效统计，失效率控制在1×10―14，这就完全超出了电子元器件可靠性规定的最高等级。也就是说，电子元器件的应用可靠性必须保证在可靠性规定范围了才能保证整机可靠性。由于材料和工艺制造对于元器件固有可靠性影响大，所以设计师在进行元器件设计的时候要研究元器件的各项参数，了解其薄弱的地方，这样才能及时的避免不足，增加元器件的应用可靠性。元器件的选择与应用是一项各个学科共同配合完成的任务，电子元器件涉及到的方方面面不是一个学科的知识就能满足需求的。这是一个电子信息技术时代，就电子元器件的设计就有数以万计的品种，而且随着电子设备的不断更新换代，还会出现各种相应的新型电子元器件，而每一个元器件的性能是不一样的，其使用方法也会不相同，所以设计师需要掌握电子元器件可靠性相关的知识，结合多个学科知识共同完成可靠性良好的电子元器件。

二、电子元器件的失效原因分析

1、缺乏科学的设计

根据对过去的电子元器件产品的相关分析数据，造成电子元器件出现故障的因素中，相当一部分为元器件的质量和设计问题。举例来讲，就某一种雷达产品投入使用的时候，如果出现了晶振振荡浮动超出正常范围的情况，监察管理人员通常可能觉得这是因为电子集成电路导致的，但是更换集成电路根本不能解决这个问题，而进行再次监察研究之后才弄明白原来是电子元器件的电路设计不合理，及时的改进电路设计之后这种不稳定的振荡问题就得以解决了。

2、人为因素的干扰

电子元器件出现故障很大程度上都是直接或者间接的人为因素导致的，因为电子元器件从设计、生产到投入使用的整个过程都是由人来控制的，所以说人为因素是分析电子元器件故障的时候需要考虑的。生产过程中对电子元器件材料的储存、堆放和安装调试等等工序都可能因为工作人员的疏忽而导致电子元器件的性能受损。简单的来讲，就电子元器件的装配环节，在单元板组成好以后调整整个系统，如果这个时候整机的运行顺利，而电子元器件和电路印制板进行焊接好以后整机却不能顺利运转。通过专家对这种情况的检查和分析来看，其主要原因就是电子元器件和电路印制板在没有保证电烙铁处于良好的接地状态的状况下就进行焊接，这种情况下的电路焊接标准就不符合要求，必然导致整机设备不能正常工作。

3、因他电应力

就过去几年的电子元器件故障出现情况来开，其他电应力作为一种典型的因素正在扩大对电子元器件的不良影响。其他电应力主要是接地不良、反冲电动势、二次击穿以及静电等。举例来讲，不少单位的供电系统大多采用的是接“0”保护，也就是说，“零”线与“地”线接在一起，而且这也是供电系统的基本使用标准。但是各种各样的微电子器件和C M O S器件无论是电路设计、安装调试还是应用都需要使“零”线与“地”线分开。正是因为这样的问题没有得到该有的重视，使得电子元器件无法被正常的使用。

三、提高电子元器件使用可靠性的措施分析

1、电子元器件的正确选择与使用

生产厂家一般都对各自的电子元器件有着自己的命名方式，他们用不同的字母对电子元器件上的种类和规格进行标记，而且各种电子元器件的特定使用条件和质量等级等信息也会通过字母标识在设备上显示出来。所以说，对电子元器件进行选购的时候需要对该厂家的字母标记含义进行了解和确定。市场上很多的电子厂家为了销售自己的产品可能会利用采购人员对元器件的字母含义不了解而滥竽充数，将不好的电子元器件产品卖出去，有的厂家为了使产品高价销售，将质量和性能都比较一般的民用元器件当做军用品来进行销售。而且选购的时候还要关注元器件的品质认定，一般来说口碑比较好的厂家都对于自己生产的产品在型号和规格方面有较高的要求，其产品都有较好的质量等级和比较规范的命名标准而且对于元器件的使用环境和使用条件等参数也会比较明晰。

2、对于元器件的工作负荷要进行科学的控制

根据元器件的实际应用效果来讲，如果元器件经常处于满负荷或者超负荷的状态下工作的话，质量再好的元器件其使用期限肯定会慢慢减小。所以在使用电子元器件的时候要及时的给它进行负荷和温度的调整，与此同时在按照冗余设计、裕度设计这样的措施来增强元器件的使用性能，最大限度的降低其失效率；对于功率比较大的元器件来说最好是具备有相应的散热器功能零部件，以确保电子元器件的电路负荷不会超标，当然要确保电路的性能良好还是得得选择电子元器件成本较高的集成电路会比较好。

3、安装电子元器件的时候尽量选择科学和有效工艺

安装工艺不到位就会使得电子元器件的结构设计不符合实际需要并增加元器件的内应力，这是元器件的使用效率低下的关键性因素。

4、元器件的检测与筛选

经过严格的检测与筛选主要是检查看元器件的设计合理、安装工艺科学等因素是不是都符合要求，只有严格的检查才能及时的发现元器件可能存在的材料的缺陷、质量问题以及设备故障，在筛选的过程中使用的电路的测试功能主要包括直流参数测试和交流参数测试以及功能测试，分别测试元器件的工艺生产中的缺陷、频率特性和开关特性以及基本逻辑功能。

5、加强对电子元器件使用和监管

根据实际操作情况不断的完善元器件的使用规则和制度是降低人为因素对元器件带来的不利影响的必要手段之一，在此过程中不仅会提高设计人员的设计水平还能够让设计人员和使用人员的工作变得有依有据，条分缕析，从而避免人为因素造成的元器件失效；让质量管理部门参与电子元器件的质量的监督与管理的过程将有利于掌握元器件的使用情况，实时的了解整机的电子元器件出现故障和失效率的数据，以此及时的发现和解决故障，提高元器件应用的可靠性。

结束语

电子元器件是整机的组成部分，要保证整机的性能可靠性就得从电子元器件着手。从各种电子设备性能故障统计的数据来看，由电子元器件造成的整机故障的最常见原因，七成左右的电子整机故障都是由于电子元器件的故障引起的，而根据对失效的电子元器件进行的分析数据来看，由于电子元器件在选择和应用方面出现的问题是导致元器件故障最大的因素。也就是说，电子元器件的选择和应用方面的问题正在影响着元器件的性能继而影响整机的可靠性，着不仅仅是关系到国家国防相关的尖端科学研究和军事电子器件的可靠性问题，更是关系到人们的各种生产生活中的电子产品可靠性问题。在这样的情况下，从元器件的选择与应用着手不断的提高电子整机的系统性能则十分重要，既是电子工程项目的重点也是难点。

参考文献

[1]张果，郭鹏.航天电子元器件标准验证必要性研究[J].机械设计与制造工程，2014，01：54-60.

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电子信息产业发展的逐级递增规律表明，电子元器件技术的每一次创新突破，不仅使电子元器件产业本身产生一次跨越式发展，而且推动直接利用新型电子元器件的电子整机更新换代，使这些直接相关的电子整机产业实现更大的发展，进而带动国家经济与世界经济走向繁荣。

比如集成电路技术的创新，使计算机从电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、光计算机发展到生物智能计算机，使收录机从电子管收音机、留声机、晶体管收音机、磁带录音机、随身听、MP3、MP4发展到MP5，使空调器从制冷空调器、冷热空调器、交流变频空调器发展到直流变频空调器，使录像机从磁带录像机、VCD、超级VCD、DVD、逐行扫描DVD发展到光盘录像机等。由于片式电子元件技术的创新，使手机从模拟式手机、数字式手机发展到第三代多媒体手机。由于电光元件技术的创新，使电灯从白炽灯、日光灯、节能灯发展到LED(发光二极管)。由于电热元件技术的创新，使电炉从电子炉、电烤箱、电磁炉、微波炉发展到光波微波炉。由于显示器技术的创新，使电视机从黑白电视机、彩色电视机、平面直角电视机、超平电视机、纯平电视机、逐行扫描电视机、逐点扫描电视机、背投电视机、PDP(等离子)电视机发展到LCD(液晶)电视机。总之，随着电子元器件技术的不断创新，直接利用电子元器件新技术的电子新产品像开闸的潮水一样奔涌而来，从而大大拓展了市场需求，带动了经济持续增长。

辐射联动规律表明，电子元器件新技术具有巨大的关联效应，一项电子元器件新技术往往开启多个新市场，一个新市场往往又开创多种新职业，所产生的间接经济效益更是惊人。比如网络元器件技术的创新，就使互联网新技术催生了网络接入、网络购物、网络游戏、网络广告、电子商务、搜索引擎、综合门户、个人门户、电子邮件、电子课件、电子图书、网络电话、网络短信、网络聊天(QQ)、网络电视、网络电影、即时通信等50多个新市场，而每个新市场都需要多种职业的群体为其服务。而且随着一项新技术的不断提高和社会的发展，新的市场还会不断涌现，并且发展势头强劲。比如基于互联网技术的博客、播客、威客就是如此。

技术新趋势影响深远

电子信息产业的内在发展规律决定了其基本特点和发展现状，反过来，这些基本特点和发展现状又对产业发展产生深远影响，形成了产业发展的新趋势。在新世纪，电子信息产业在关键技术、国际分工等方面将呈现以下新的发展趋势。

微电子技术向系统集成方向发展，系统集成是21世纪初微电子技术发展的重点。在需求牵引和技术推动的双重作用下，已经出现了将整个系统集成在一块或几块芯片上的集成系统或系统集成芯片(SoC)。系统集成是微电子设计领域的一场革命。

计算机技术向多媒体和智能化方向发展，并行处理技术将迅速发展，计算机性能平均每两年提高一个数量级。多媒体技术将使计算机、通信、家电融为一体。语言和手写识别、数字图像交互等智能化技术会快速发展。

网络技术向多业务、高性能和大容量方向发展，IP业务将呈爆炸式增长态势，宽带综合业务数字网、超高速因特网将成为未来网络技术发展的重点。极大降低网络传输成本、向用户提供无限带宽、实现网络多媒体实时通信的光通信网络技术将取得长足发展。

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随着纳米技术的广泛运用，已经延伸到社会中的各个领域。目前已经研究出的纳米电子技术产品多种多样，这些纳米技术的产品不但性能优良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科学家对于纳米电子技术的研究还不够深入，那么以后的还需要从新型电子元器件以及碳纳米管等方向入手进一步研发。

1 纳米电子技术的发展现状

1.1 纳米电子材料的应用

现阶段纳米材料主要有纳米半导体材料、纳米硅薄膜以及纳米硅材料等类型。在这些纳米电子材料中，可以说纳米硅材料最有发展前景，同时还符合当前社会对于电子技术的实际需求。通过对纳米硅材料与其他纳米电子材料进行比较后，可以看出纳米硅材料具有以下特点：首先，纳米硅材料在不断研发的背景下其成本处于逐渐降低的趋势，其次，该材料还具有能耗低、准确性高以及不易受外界影响的特点。最后，由于纳米硅材料中分子与分子所存在的距离较小，因此可以一定程度的提升纳米电子材料的反映速度，最终达到提升工作效率的目标。

1.2 纳米电子元件的应用

可以说纳米电子元件是以集成元件以及超大规模集成元件为基础的。其具体研发历程是在上个世纪50年代美国研究者对集成电路进行研发之后而开始的，然后经过多年的发展后逐渐从中型、大型转变为超大型的集成电路和特大类型的集成电路。在此背景下，其纳米电子元件的尺寸越来越小，现阶段的电子元件尺寸在0.1到100nm范围之内。

1.3 应用于现代医学领域

特别是在纳米技术的不断发展过程中，其纳米电子技术逐渐应用到医学的领域。可以说在医学治疗的过程中，可以利用纳米电子技术的特点在细微部分的检测与观察方面。在普通显微镜无法观测的物品可以通过纳米电子技术进一步剖析。与此同时，还可以将电化学的信息检测流程中融入纳米传感器的方式对生化反应进行诊断。同时，在纳米电子技术不断发展的背景下，产生了很多方面的高科技医学产品，例如伽马刀、螺旋CT以及MRI等。可以说生物医学以及电子学的融合对于纳米电子技术的发展具有重要的意义，纳米电子技术在生物医学的电子设备集成化具有很大的发展空间，在未来的发展中，可以将纳米电子元件的尺寸控制在分子与原子的大小之间，进而就会将微小生物体的研究带到一个新的领域。

2 纳米电子技术的发展趋势

通过对纳米电子技术的发展现状进行分析后可以看出纳米电子技术在未来发展具有很大的空间，对此主要可以从新型电子元器件、石墨烯以及碳纳米管等方向入手。

2.1 新型电子元器件

对纳米电子技术的当前模式分析后，可以断定在未来十年内必然会经过飞速发展的历程。特别是当前市场对于新型电子元器件的需求逐渐增多的背景下，还需要根据实际需求来对新型电子元器件进行扩展与完善。对此，可以从单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度MOS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的方向入手，在保证了纳米电子技术朝着良好的方向发展的同时，还可以延续摩尔定律以及CMOS的研究成果。

2.2 碳纳米管

可以说碳纳米管是纳米电子技术的发展重要方式，碳纳米管的本质是一种一维的纳米材料，其最大的特点是具有重量轻以及完美六边形的结构。因此在实际的运用中，碳纳米管具有良好的传热性能、光学性能、导电性能、力学性能以及储氢性能等。与此同时，碳纳米管在纳米电子方面具有重要的作用，并作为现阶段晶体管中主要的材料，对此有效的碳纳米管可以对集成电路的效率进行提升。

2.3 忆阻器

所谓忆阻器就是就是经过了继电阻器、电容器以及电感元件发展之后而发展的一种模式。并且忆阻器是模拟信号的方式来对非线性动态纳米元件而组成的具有交叉开关模式的纳米电子技术。忆阻器的属性不但与CMOS类似，更主要的是其具有功率低、体积小以及不受外界因素影响的特点，进而在未来的发展中可以有效的代替硅芯片等材料。

2.4 石墨烯

同时，石墨烯作为新型的纳米材料来说，不但具有超薄的特征，最主要的是其质地还是非常坚硬的。并且在正常状态下石墨烯电子的传输速度要比其他类型的纳米电子材料快，正是由于多方面的因素使得对于石墨烯的研究具有重要的意义。石墨烯和其他导体具有很大的区别，进而在碰撞的过程中其能量不会有损失。在对石墨烯的未来进行研究与设想后，根据专家预计在10年后可成功研制性能优异的石墨烯类型的导体材料与晶体管。

2.5 纳米生物电子

最后，纳米电子技术还可以与生物技术进行有效的融合，也可以认为纳米生物电子是以多个领域为核心共同建设的。在对纳米电子技术带入生物领域的过程中，利用纳米电子技术的自身特点可以制造出关于纳米机器以及附属的纳米生物医用的材料产品等，进而可以在医学领域中取得一定的成果，最终达到为人类健康做出巨大贡献的目标。

3 结束语

总之，在电子科学不断发展的背景下，其纳米电子技术的发展越来越受到国际的重视。通过对纳米电子技术的应用现状进行分析后，可以发现其应用的领域越来越广泛，也就是说纳米电子技术完全融入到我们日常生活当中指日可待。通过采用纳米电子技术可以实现一种高效、科学而环保的生物材料、电子晶体管以及医学设备等，最终达到改善人们的生活现状的目标，让人们切切实实地体验纳米时代。

参考文献

[1]叶原丰，王淮庆，郝凌云.碳纳米管在电子器件中的应用[J].金陵科技学院学报，2010（02）.

[2]许高斌，陈兴，周琪，王鹏. 碳纳米管场效应晶体管设计与应用[J].电子测量与仪器学报，2010（10）.

[3]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界，2012（12）.

[4]刘长利，沈雪石，张学骜，刘书雷.纳米电子技术的发展与展望[J].微纳电子技术，2011（10）.

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0.引言

电子元器件制造业是电子元器件行业的重要组成部分，也是电子信息产业的基础支撑产业，其技术水平和生产能力直接影响整个行业的发展。据调查研究显示，目前我国电子元器件生产企业有数千家，其中以中小型企业居多。自从我国加入WTO和参加ITA后，我国的电子元器件有了更大的需求。但行业分析报告指出，目前我国电子元器件企业普遍存在着生产效率低、出错率高、管理水平低等问题，严重制约着中小型电子元器件企业的发展。

IE标准化是改变这一现状，提高生产效率，保证质量，提高中小型企业的核心竞争能力的重要手段。而模特法是当今世界上四十多种预定动作时间标准方法中最容易掌握的方法之一，是“工作研究”中衡量劳动测定从而制定出标准操作方法的一种技术，也是制定动作时间标准的基本方法。

1.模特法概述

模特排时法（简称模特法或MOD法）是由澳大利亚预定时间标准研究协会开发的一种作业测定的具体方法[1]。通过分析计算，能够确定标准的操作方法,并预测完成标准动作所需要的时间。

模特法主要有以下基本原理[2]：（1）模特法把生产实际中的操作动作归纳为21种基本动作。（2）人们在做同一基本动作时（在操作条件相同时），所需要的时间大体相等（误差10%左右）。（3）人体不同部位做动作时，其最快速度所需要的时间与正常速度所需要的时间之比，大体相似。（4）人体不同部位做动作时，其动作所需时间互成比例。

模特法的特点：（1）模特法将动作归纳为21种，分类简单、易记。21种动作分为两大类，上肢基本动作11种，下肢和腰的基本动作4种，辅助动作6种。（2）以手指动作一次（移动2.5cm，1MOD=0.129s）所需时间作为动作时间单位，其他部位动作时间是手指动作时间的整数倍。（3）模特法把动作符号与时间值融为一体，动作标号的数值也就是时间值。如G1表示简单抓取动作，同时也表示了时间为1MOD=1×0.129s=0.129s。（4）方法容易掌握，应用范围广，实用精度高。

2.XQ公司作业标准制定中的问题

三极管是一种基础且重要的电子元器件，是XQ公司的主营产品。由于公司规模较小，成立10余年来，并未有一套科学的作业标准，员工只是凭技术员口头叙述操作要领和依据经验进行操作，劳动定额的制定也是依据经验和行业平均水平而定，并无科学依据。因此，为了提高企业生产效率，提升企业管理水平，企业需要迫切进行作业标准化。目前企业在作业标准化过程主要运用时间观测法（秒表法），在运用此种方法进行作业标准制定的过程中也遇到了一些问题。

（1）三极管制作工艺复杂，工序繁多，且企业设备处于手工、半自动向全自动的过渡时期，这两种设备有各自的特点，不宜用秒表法这一种方法对工序进行测量。

（2）应用秒表法测定工时在实际操作中会引发操作工人的抵触情绪，操作工人会故意放慢动作。模特法不需要测时，可以直接观察动作，对操作动作进行改善，并计算出标准时间，简单易行。

（3）秒表法测量误差较大，而模特法以移动动作为基准，误差小。

（4）各工位的作业动作均为处于该工位操作工的习惯性动作,而没有统一的标准化动作,故没有标准的作业时间，使得劳动定额缺乏通用性。

经过上述分析，XQ企业中的手工工序和半自动工序不适合使用秒表连续测时，应使用模特法来进行作业标准化。

3.模特法在XQ公司作业标准制定中的应用

通过对生产线的观察，XQ公司三极管制造的制造工序主要包括：粘片、键合（自动和半自动）、抽检、包封、老化、软化、去毛刺、电镀、打印、切筋、测试。整个制造工序可分为四类，第一类为外包工艺，包括软化和电镀，这类工艺为外包，不在可控范围之内，故不考虑其作业标准化的制定；第二类为搬运工艺，主要有老化，老化只需将产品搬入烘箱，设定时间即可，无需工人看管；第三类为自动工艺，包括自动粘片、全自动键合、测试等，这类工艺为一人多机的工艺，适合用人机联合作业分析和秒表法来实行作业标准化；第四类为半自动或手工工艺，包括手工键合、半自动键合、包封、去毛刺、打印和切筋等，这类工艺为一人一机，适合使用模特法进行分析和改善。在此，选择以手工键合为例，应用模特法来对该工艺进行作业标准化。

3.1运用模特法制定手工键合作业标准

（1）对工位作业单元进行要素分割。

（2）运用MOD法对各要素作业进行分析并确定时间值。

（3）用5W1H技术对现行操作方法进行提问，探究现行操作方法中的问题。

（4）根据ECRS原则，对操作方法进行改善，并写出改善后的模特式。

（5）根据模特式确定标准动作，并计算各要素作业时间，计算标准时间及工时定额。

（6）运用秒表法对标准时间进行验证。

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【摘要】航天元器件的可靠性直接影响航天工程的成败，对于航天元器件的可靠性采购管理是航天工程的重要方面。本文首先分析国内外航天元器件的发展现状，然后经验总结了元器件可靠性采购的若干方面，最后根据国内外发展现状提出了元器件管理可持续发展的几点设想。

关键词 航天元器件；可靠性采购；元器件管理

The Reliability of the Procurement and Management of Aerospace Components

LIAN Jin-gen

（The Institute of Shanghai Aerospace Control Technology, Shanghai 201109，China）

【Abstract】The procurement and management of aerospace components is an important aspect of aerospace engineering, with it directly affects the success or failure of the reliability of Aerospace Engineering. First, the present development situation of domestic and foreign aerospace parts are analyzed on this paper. Second, some aspects of component reliability procurement are summarized by the experience. Finally, according to the current situation of domestic and abroad development, several suggestions of sustainable development management of components are proposed.

【Key words】Aerospace components;Reliability of procurement;Component management

0　引言

航天技术水平体现了国家的政治经济实力，并直接关系到国家的战略与形象。世界各国都在大力发展自己的航天事业。而航天元器件作为航天工程的关键通用产品，对航天工程的功能、性能、寿命、研制周期、成本以及任务成功都有着极其重要的作用和影响，其质量与可靠性直接影响航天工程的成败[1]。

元器件的可靠性是可靠性技术产生的两个重要应用领域之一。可靠性问题是军用电子设备的特殊问题，最早是在第二次世界大战提出并开始致力解决的问题。可靠性技术基于两个重要的理论基础：失效物理和概率统计，同时，它产生了两个重要的应用领域，即系统可靠性和元器件可靠性。在元器件可靠性领域又进一步可分为元器件固有可靠性和使用可靠性。前者主要研究元器件的设计与研制过程中的可控性，后者侧重于研究在电子系统研制中如何选好、买好、用好和管理好元器件，防止、控制引入过应力而损坏可靠元器件和接收、使用可靠性不能满足要求的元器件。

本文重点讨论航天元器件可靠性采购管理，即使用可靠性。首先分析国内外航天元器件的发展现状，然后总结了航天元器件可靠性采购的几个方面，最后提出对于元器件管理可持续发展的几点设想。

1　国内外航天元器件的发展现状

1.1　国外航天元器件发展现状

目前，世界航天大国极其重视元器件的质量与可靠性工作，将元器件的采购管理作为国家级战略技术资源，给予极大的关注与努力。下面从美国航天元器件的发展情况为例进行分析[2]。

美国航空航天局（NASA）的EEE元器件保证工作组（NEPAG）和EEE元器件与封装项目组（NEPP）有效负责航天元器件的技术研究以及任务实施。美国不仅关注航天元器件的很多方面，而且注意把有限资源分配到关键元器件的研发。在2005年NEPP基金的分配表中，14%用于FPGA的改进，12%用于存储器的改进。在2006年，美国政府授予洛克希德?马丁公司价值约150万美元的合同来实施一项航天项目，名为“宇航用高运行温度中波红外焦平面阵列”计划，分3个阶段，历史36个月，非常主要关键元器件的研发。

在美国，除了由NASA统一领导和保障元器件的质量与可靠性，美国还形成了相对完善的航天工业管理体制。美国总统和国会为方针政策决策层，由总统负责航天、导弹工业发展的方针政策和战略决策，而国会进行相关管理的立法工作，以监督有关部门的管理工作，并以预算拨款和政策对航天、导弹工业来宏观调控。NASA为计划层，国防部是军用航天和导弹的主管部门。

美国航天元器件的发展，除了离不开国家和政府的高度重视，还归功于美国强大的工业水平。美国非常重视国家安全基石的原材料设计、生产、制作以及测试等基础能力的建设。最近，美国针对航天工程的巨大需求，大力推进先进制造技术，并在快速响应制造、精密制造以及特种加工等技术领域取得了重大进展。

1.2　国内航天元器件发展现状

我国对于航天关键元器件的发展尤为重视。我们对“航天关键元器件”的判定条件是[2]：①对航天工程功能、性能、可靠性和环境适应性起决定作用且可替代性差；②元器件或其技术不易获取。可获得性差，满足其一即是航天关键元器件。

依据上述两条判据，通过对一些航天重点型号所用关键元器件的整理，航天关键元器件主要有运算放大器、A／D(模拟／数字)和D／A转换器、电压调整器等集成器件、大规模FPGA、DSP(数字信号处理器)、高性能CPU(中央处理器)等单片集成芯片，以及长寿命、高可靠的空间用固态放大器、行波管放大器等。

我国航天关键元器件中的大部分都是依靠从国外进口。在航天事业发展初期，火箭上的绝大部分器件采购的是国产元器件，少部分是由航天内部研制，如弹载计算机、接插件等。后来，随着航天事业的不断发展，进口关键元器件比例越来越大。在20世纪90年代后期至本世纪初，在我国研制的设计工作寿命为15年的卫星中，采用国产元器件的数量约占总数的85％，但关键元器件，如存储器、FPGA、等基本依赖进口，此时，航天元器件严重依赖进口的问题进一步凸显出来[3]。

航天关键元器件如果大量采用国外引进元器件，必将导致航天工程项目核心技术指标、进度以及建设成本等受制于人。并且，一些进口的关键元器件在使用过程中发生失效，但国内无法分析，往往需要送往国外分析，这就使得归零的周期和协调难度大大增加。比如在载人航天工程两个型号中，部分DC／DC电源模块是从国外某公司进口的产品，但其产品出现失效至今，两型号中仍各有一只未得到国外的失效分析结果。

由此可见，要想实现航天技术的可持续发展，减小进口元器件带来的安全隐患，改善航天关键元器件不断受制于人的局面，积极推进航天关键元器件的自主研发是当务之急。

2　航天元器件的可靠性采购

2.1　元器件降额采购准则

降额设计是航天工程可靠性设计的重要方面，也是元器件采购中需要执行的重要准则。在电子设备的设计准则中，通常都对器件的降额使用做出了明确的规定。我国参照的元器件降额标准GJB／Z 35—93《元器件降额准则》[4](以下简称《准则》)不仅是电子设备可靠性设计的重要准则，而且是电子设备设计方案可靠性评估的主要依据，在工程项目中得到了广泛的应用。但是随着元器件的快速发展，该标准在应用中也出现了一些需要注意的问题，主要表现在以下几个方面：①部分元器件的降额准则不够详细。在该准则编制时，对部分元器件的认识不足，没能按降额等级给出对应降额量值以及降额曲线。然而20年来，随着元器件的广泛应用，积累了一定的应用数据及元器件主要失效模式的研究成果，从而对元器件有了较为深入的了解，已为确定元器件在不同降额等级下的降额量值并给出详细的应力计算方法和降额曲线奠定了基础。②缺少新材料电子元器件的降额准则。在元器件的发展中，各种新材料不断的应用，从而改善了电子元器件的工作性能。但是对于新材料元器件，准则中给出的降额量值也需要作对应的调整。③采用新结构的元器件降额准则也需要调整。修正并补充采用新结构电子元器件的降额准则，将对相关电子设备可靠性设计工作提供了可靠指导。

2.2　常见可靠性筛选方法

可靠性筛选，是一种剔除由于元器件制造工艺形成潜在缺陷的前期失效产品的技术，已经广泛应用于各类电子产品的研究和生产中。筛选的主要功能在于通过对电子产品的100%非破坏性的筛选试验，从而剔除具有潜在缺陷的前期失效产品，使产品度过浴盆曲线的前期失效阶段。因此在元器件产品的整个寿命周期，必须采取主动的工艺手段，对电子产品施加适当的应力，使其潜在的缺陷被激发，潜在隐患提前暴露，以提高产品的质量。目前常规所用筛选方法有下面几种[5]：

①检查筛选。镜检筛选和目检筛选是集成电路的重要筛选方法，简单高效，对检查电子芯片外表的各种缺陷，观察内部的焊接、引线键合、封装的缺陷等非常有效。镜检主要包括光学、声学以及电子扫描显微镜，另外还有X射线以及红外射线显微镜等检查筛选技术。

②功率老化筛选。功率老化筛选是对产品施加外部的过电应力，以促使前期失效器件潜在的缺陷暴露从而被剔除，有效地去除元件生产中产生的工艺缺陷以及金属化膜过薄、划伤等。

③密封筛选。密封性筛选是用来检查芯片的封装残留气氛以及密封不良而渗透进去的水汽，具体可以分为浸液检漏筛选、气泡筛选、放射性筛选和氦质谱仪检漏筛选等。

④环境的应力筛选。环境的应力筛选是对产品施加比较合理的环境应力，将其内部的潜在缺陷进行加速变成故障，然后通过检验发现并排除的过程。目前为止，环境的应力筛选是国内外使用最广泛，并且最有效的一种筛选方法。

3　可持续发展的元器件管理设想

3.1　立足急需元器件的国产化

日本、欧洲等航天大国在实现航天关键元器件的自主发展过程中，都会结合本国国情，有选择、有重点、有策略地发展。从前面对我国航天关键元器件发展现状分析来看，我国目前航天元器件涉及的产品品种较多，如果要想实现自主研发，必须有重点、有策略发展。目前，SoC(片上系统)技术可以把一个单板系统或者整个控制系统的全部功能在一块芯片上实现，大大减小系统的体积重量，提高了产品的功能密度、系统性能以及系统可控度，是航天工程高性能和小型化需求的有效途径。我国也可以参考日本SOI—ASIC器件的发展经验，选择SoC为突破口，集中资源对SoC重点投入，进行重点研发。

3.2　统一受控的元器件供应途径

电子技术的快速发展，对元器件的发展产生了很大影响，其中民用器件的市场份额和效益大增，而军用、航天等可靠性高的元器件的市场份额则大幅下降，已由以前的25％降到不足l％，并且有继续下降的趋势。由于航天元器件的特殊应用特点和任务使命，确保其稳定的供应有很大难度，因此，不能仅仅依靠市场调节行为，必须要在国家层面上来解决相关资源的配置并进行统筹管理，建立起国家级资源配置平台，对航天工程有着重要影响的一些元器件项目进行重点的投资攻关，确保其稳定供应。

在这方面，美国为我们提供了学习的经验，如美国建立了统一受控的供应途径，如：①NASA为了保障航天元器件的稳定供应，建立了航天元器件资源平台NPSL(NASA Parts Select List)。NPSL是政府建立的供应线，NASA将其看作为国家必须控制资源，其从应用、研发以及技术支撑全面控制。NPSL也是NASA航天元器件产品的规范体系，NPSL共有2000多页，内容涵盖元器件型号的规格、技术性能、厂商、规范依据、预定的应用等级要求等。NPSL由NASA的NEPAG组织进行管理控制，对于选择列入NPSL的航天元器件必须经过NEPAG的审查评估。不仅如此，NASA还建立了两个核心的CSL，为航天元器件的供应提供保障。②为充分利用各个成员国的有效资源，提供行业互认标准，美国建立了统一的ESA元器件选择目录(EPPL)。它是ESA航天元器件的资源平台，可以引导用户选择并采用能够覆盖绝大多数设计的有限元器件类型，有效减少重复，实现品种的压缩，从而通过器件数量的增加来降低成本以及改善系统的可靠性。经ESA鉴定合格的元器件已进入NASA的NPSL、JAXA的QPL和QML。

因此，建立统一受控的元器件供应途径，可以保障关键元器件的稳定供应，并增加系统可靠性。

3.3　积极推行元器件的标准化

目前，NASA、ESA、JAXA已经制定了航天元器件标准体系和配套的标准，能够用来技术成果的固化和传递。通过标准来总结经验、提高安全可靠性、控制问题的重复发生、加强风险管理能力、促进技术发展水平，满足支撑航天项目的需求。由此可以看出，对于工程师以及技术人员来说，标准规范在工程项目设计、研制和生产等方面都是非常重要和关键的技术资源。

NASA的航天元器件标准体系充分的利用了其政府标准和国家军用MIL标准，通过贯彻执行各类元器件的产品规范、标准及其它工程文件手册，支持了元器件的设计、选用、生产、检验、应用、失效分析等各个环节的严格控制。产品规范是NASA标准的主体，只有据此进行质量认证的元器件产品才可以成为NPPL的主要备选对象。NASA还充分总结了工程应用经验，形成了大量的、有借鉴价值的工程实践以供参考，这样也形成了以规范标准为基础和手段，具有结构清晰、内容规范可控、保障完善等特点的应用质量体系。

3.4　库存元器件的有效管理和使用

在对元器件、原材料选型后就进入采购周期阶段，并按合同要求节点到货后，进行复验以及二次筛选，合格以后取回入所，入所质量的控制至关重要，比如，对功率模块、霍尔器件、电感和磁环等有特殊应用要求的元器件，设计师必须拟制检验要求以及技术协议。对元器件、原材料的使用情况、物理尺寸、无害的电性能实验测试做出详细的描述，质量师据此检验要求来完成基本的入所质量检验。元器件、原材料在入库之前，设计师依据课题型号编写相关元器件的配套表，把元器件的名称、规格型号、批次、印制板的代号、数量、封装形式、质量等级、生产厂家全部写清楚归档。在使用时，依据元器件配套表将元器件以及合格证领出，对元器件进行静电防护、包装、运输等，将领出的元器件入到本单位元器件库备用。

在元器件库存管理中，还会遇到超过有效期问题。超过有效期贮存期的航天元器件，应当先进行超期复验。在元器件超期复验中进行失效分析，发现功能已经失效或者不合格率(PDA)超差(适用时)，必须对失效件进行失效分析，失效分析的管理按QJ3065.5和相应管理文件的规格执行。若失效分析结论为批次性问题，则整批元器件不能用于项目型号。

另外，元器件在装机使用前还要进行必要的质量控制，以满足可靠性需要。根据系统对元器件的可靠性需要，剔除元器件的早期失效和潜在缺陷，开展元器件质量控制工作。

3.5　政府企业质量控制多重把关

元器件质量保障是高技术的系统工程研制部门经常采用的一种先进有效的质量管理方法，也是航天产品可靠保证的重要领域之一。根据对美国国防部、NASA、ESA的航天元器件质量保证工作的发展现状研究发现，航天型号对使用的元器件的质量和可靠性要求越来越高，但我国与国际水平的差距却在不断地拉大，与航天需求间的矛盾不断加剧。未来，必须改变发展思路，管理协调、机制创新，不仅要在元器件的采购、筛选、检测和使用过程中，加强质量保证控制，确保元器件的使用质量，还需要国家高层在战略层面上采取一些特殊举措，建立自主可控的关键航天元器件产品保障体系，以保证我国航天工程协调、可持续地发展。

4　结束语

航天元器件的可靠性是航天工程的重要方面，在国内航天元器件发展管理还不完善的情况下，必须积极借鉴国外航天大国的经验，做好可靠性采购，并立足国产化，积极推行有效的管理经验，严把质量关，实现我国航天元器件的可持续发展，确保我国航天工程的蓬勃发展。

参考文献

［1］桑娜,王敬贤.国外航天元器件发展经验简析[J].航天元器件,2010(4)：28-31.

［2］姚莉,王敬贤,蔡娜.国内外航天关键元器件发展初探[J].航天标准化,2013(1)：26-29.

［3］方怡.元器件国产化应用管理的探讨[J].质量与可靠性,2013(4)：46-49.

篇6

失效是元器件不能完成规定任务的一种状况，即在元器件执行任务

过程中功能终止或性能参数超出容许的权限。正是因为存在元器件失效，人们提出和发展了可靠性技术。可靠性技术就是研究失效发生、发展的规律及纠正、控制和预防的一整套办法。

元器件失效判据是针对某个元器件在特定应用条件下的一种具体规定，其范围一般宽于该元器件的合格判据。如

某电阻器的判据是阻值100Ω±20%才算失效。而在某种应用时，阻值变化超出100Ω±20%才算失效。这就是元器件可靠性与元器件质量两个概念的不同之处。

元器件可靠性是在元器件设计、制造过程中形成的固有特性，在一定的使用应力作用下，工作到某个时刻发生失效，可靠性是t=T时的质量。

2.失效模式

失效模式是失效的一种表现形式，如开路、短路、时好时坏、参数超出极限等等。不同元器件失效模式不尽相同。一种元器件往往有多种失效模式，每种失效模式出现的概率是不同的。

了解各种元器件失效及其分布对正确使用元器件很重要：以开路为主要失效模式的元器件，不宜串联使用；以短路为主要失效模式的元器件，不宜并联使用；以参数漂移为主要失效模式的元器件应采取必要的补偿或控制措施。

3.失效原因

元器件失效总是有原因的，具体原因可能多种多样，但从应力与强度关系看可分为两大类：第一类是元器件存在本质缺陷，强度太低，在正确工作应力下失效，叫固有失效或责任失效；第二类是使用中引入过应力导致的元器件失效，叫使用失效或从属失效。

元器件固有失效按其性质和原因又可分为系统性和偶然性的。系统性的失效是在设计或制造或试验过程中控制不良引入某种固有缺陷所致。而偶然失效则是随机的，没有一个主导失效原因在起作用，是设计、制造水平决定的。

使用中过应力失效往往是由于选择不当，或应用不合理或操作失误所致。元器件在工作过程中遇到的电、热、机械、辐照、粒子等单项或综合应力超出了元器件所能承受的程度，就失效。

4.失效后果

元器件失效后果的严重程度取决于元器件在系统中的地位和作用。按照失效对系统的最终影响可分为灾难性的、关键的、严重的和一般的。

灾难性的是指造成系统任务失效和人员伤亡；

关键的是指造成系统任务失效；

严重的是指造成系统任务降低或暂时中断；

轻微的是指造成现场使用中要对系统进行调整或维修。

5.失效的规律

元器件失效引起的严重后果，迫使人们去研究失效发生的规律。通过大量观测和数据的统计分析，把保险界用于寿命预测的“浴盘曲线”作为元器件失效分布规律，研究分析元器件的失效时期。

元器件失效率的高低是与它工作经历的时间相关，大体可分为三个时期，对应三类失效。

O早期失效期-某一特定产品母体寿命的初期阶段，此阶段发生的失效是由于设计制造过程控制不良等原因引起的。早期失效可用筛选的方法剔除。

O偶然失效期-也叫使用寿命期，某特定产品母体寿命的第二阶段，在此阶段仅发生随机失效。失效率近似为常数，其高低取决于设计水平。

O耗损失效期-某特定产品母体寿命的第三阶段，在此阶段发生耗损引起的失效。对付这个阶段的失效，只有进行更换，如液体钽电容漏液。

二、可靠性的度量

1.可靠性

可靠性是指产品在规定条件下，规定时间内为完成规定任务而不失效的概率。可靠性是环境应力、工作应力、使用时间和要完成任务的复合函数，是用失效发生是随机的，失效的概率Q是0-1之间的一个数值，可靠性是不失效的概率，等于1减失效概率，即R=1-Q。

2.失效率λ

定义：已工作到t时刻的产品（元器件），在t时刻后单位时间内失效的概率，也称失效率函数，简称失效率。

元器件的失效率是一个条件概率，即工作到t时刻未发生失效的条件，在t时刻元器件在单位时间内失效的百分比。

用λ数值表示的元器件质量水平：

λ=3×10-51/时亚五级

λ=1×10-51/时五级W

λ=1×10-61/时六级L

λ=1×10-71/时七级Q

λ=1×10-81/时八级B

λ=1×10-91/时九级J

λ=1×10-101/时十级S

一般情况下，电子系统的可靠性用平均寿命MTTF或（MTBF）来度量，而元器件的可靠性一般用λ来表示。

元器件的基本失效率λb水平即固有可靠性高低取决于元器件设计、制造水平，如结构形式、材料和工艺水平等。工作失效率λP则于λb、使用应用的高低和环境的恶劣程度等因素有关。

3.失效率模型

失效率模型是通过对大量失效数据统计分析获得的，如单片集成电路工作失效率模型为：

λP=πQ[C1πTπV+（C2+C3）πE]πL

式中：πQ——质量倍数

πE——环境系数

πL——成熟系数

πT——温度应力系数

πV——电压应力系数

C1及C2——电路复杂度系数

C3——封装复杂度系数

元器件可靠性的分析、计算、控制都是在其失效率模型上进行的，对元器件失效模型有一个了解，对正确选择与合理使用元器件是最起码的要求。

4、元器件可靠性对系统可靠性的影响

任何一个复杂系统分解到最低层都是由元器件、零件、材料、工艺、计算机软件和人组成的，系统的可靠性是各部分可靠性的连乘积：

RS=R元件•R零件•R软件•R操作

系统可靠性水平低于组成系统任何一个部分的可靠性水平。系统越复杂且可靠性要求越高，对组成系统的各个部分的可靠性要求就更高。要全面分析，抓住关键少数。

假设除电子元器件外其余各部分可靠性为1，元器件失效是相互独立的，如果要保证系统可靠性为0.98，则组成系统的元器件数量越多，对单个元器件的可靠性要求就越高。所以，系统越复杂，即使用的元器件品种、数量越大，使用环境越恶劣，可靠性问题越突出，对元器件可靠性要求就越高，也就是失效率λ越低。

上述数据说明电子元器件质量状况令人担忧，国产元器件质量问题严重，进口元器件也有不少问题，使用不当问题日益突出。

三、元器件可靠性增长工程

通过实践和系统总结元器件可靠性工作经验与教训，加深对元器件问题和重要性的认识。

首先，电子元器件在新产品中使用量越来越多，担负的任务越来越重要。元器件虽小，作用和影响却巨大，必须引起重视，把元器件作为型号的一个重要组成部分去抓，而且要坚持不断地抓。

其次，新产品研制、装备周期太长，而电子元器件更新换代在型号方案论证时选择的元器件到型号定型时就已经该淘汰了。这给设计选用提出了新课题，既要继承成熟技术，选用标准元器件，又要不断采用新技术，淘汰陈旧过时的元器件，在新方案论证时就要考虑定型后改进和替代品问题。

第

三、诸如选用品种多、用量少与供应商要上规模、增效益之间的矛盾日益突出，设计余量小与元器件参数散布大之间的矛盾，以及元器件可靠性上水平与我国工业基础薄弱，材料、工艺水平不高的现状之间的矛盾等等都是亟待解决而又一时难以解决的问题。

解决元器件问题要各方面协同作战，把军用元器件研制费、技术改造费、用户采购费和生产单位产品开发、改进费捆梆起来使用，从提高元器件固有可靠性和使用可靠性两个方面努力，以重点工程需求为牵引，实施元器件可靠性增长工程。从系统甲套的角度出发，应建立一个高可靠性元器件的“公用平台”。这个“公用平台”搞好了，可以覆盖各型号用的品种的70％--80％。从提高国产元器件可靠性人手带动元器件国产化和新品研制问题。

1.元器件可靠性增长工程的目标

以需求牵引，通过工程实施争取在3-5年内达到

1)基本消除元器件脏、断、掉、伤、漏等常见的失效模式；

2)主要元器件失效λ降低尽效率入降低一个数量级，关键参数标准偏差б减半；

3)重点工程元器件装机后批次更换为“零”；

4)制订和形成一套高可靠元器件采购规范和质量保证规范。

2.工程主要内容

1)优选压缩品种、厂点，重点抓好品种技术攻关，点重点工序改造。

2)组织技术攻关，重点解决键合强度、剪切力散布大、水气含量高、内部划伤、腐蚀、多余物等问题旷

3)实施技术改造，结合技术攻关进行关键设备技术改造，提高工艺装备水平。

4)制订可靠性增长要求和验收方案，成采购规范体系。

5)完善检测、试验、分析手段。

6)建立信息系统，收集、分析、评价工程进展和效果。

3.改进管理

实行联合领导、多方筹措、统一策划、集中管理，充分利用已有成果，充分发挥已有专业机构的作用。做到有限目标，重点，数据说话，科学决策。

四、改进使用可靠性

1.加强设计师的责任

随着元器件固有可靠性的提高和新型元器件的不断采用，使用可靠性问题日益突出+—对设计师的要求也越来越高，责任越来越重。

1）必须了解元器件。设计师应对选用的元器件特性、结构、质量等级、常见的失效模式、能承受的各种极限应力、使用中应注意的问题和必须的防护措施都应清楚地了解。

2)必须了解使用环境。对应用情况应了如指掌，诸如元器件在使用中可能遇到的机电、热和辐射环境，环境应力水平，环境应力在设备中的传递关系，持续时间，各种因素对元器件可靠性的影响等。

3)必须了解元器件与系统的关系。在了解对系统提出的可靠性要求时，应通过功能分析、失效模式分析，深刻揭示元器件在系统中的地位、作用和失效后果。

4)必须了解有关元器件的标准规范。如元器件总规范、产品详细规范、测试筛选方法、应用指南、降额准则、防护措施等。

5)必须了解元器件寿命周期费用。

2.在选好、用好上狠下功夫

1)在方案论证阶段，就把元器件的选择作为一个重要问题进行分析论证，确定好系列、品种、质量等级和供应单位，并经评审确认。

2)在初步设计阶段厂要进行应力二强度分拆和失效模式分析，并进行严格评审。

3)在工程研制阶段，要进行瞬态分析、容差分析和微环境分析，并进行线路仿真，以确定极限状态。

3.不断提高元器件可靠性保证水平

1)要制定一整套元器件要求，包括制定选用目录、超目录审批程序、采购规范、验收和补充筛选方法、设计选用评审办法、失效元器件分析，以及数据系统的建立要求等。

2)要落实责任，每个单位、每个型号都要有人对元器件使用可靠性负责，要有研究、试验、分析的技术支撑单位。

3)总体部门要对各协作配套单位元器件可靠性保证工作制定统一要求，并监督实施。

4)要建立能记录到每个元器件全部工作历史和失效历史的数据系统。

4.不断总结经验，分析数据，反馈到各个部门，改进使用可靠性并促进固有可靠性的提高

篇7

在传统的中职电子实验教学中，首先，由于受实验室电子设备的限制，一些电路的设计调试要求很难得到满足，而且设备更新慢，一般学生只能在规定的时间和条件下完成老师布置的实验，一些富有创新性的设计、想法和思路很难实现。其次，在电路设计过程中安装、调试、测量，均是在实验箱和面包板上完成，为了完成一个电路的设计，往往要反复多次，一旦连线错误，很容易造成电子元器件和仪器、仪表的损坏。最后，在对电路进行调试时，不仅麻烦而且受电子元器件和仪器仪表功能的限制，可能会产生错误的评价，这样不仅会使学生厌烦，更严重的可能会增加他们对设计型实验的抵触情绪，电子实验课很难达到预期的教学效果。

二、EWB概述

EWB软件是专门用于电子电路设计和仿真的“虚拟电子工作台”软件，它具有更多的内存元器件和更强的虚拟仪器功能，具有较高的可靠性、准确性和和灵敏性。EWB工作平台的工作特点主要包括以下几个方面：

1.界面直观形象，简单、易学、易懂，其元器件和仪器仪表与实际的元器件和仪器外形有着较高的相似度。

2.元器件库和仪器仪表库种类齐全，而且容易操作。EWB软件除了提供数千种电子元器件和仪表外，还提供了相关元器件的特性参数，特别是提供了很多中职学校实验室不具备的仪器仪表，如：扫频仪、数字信号发生器等。通过教师的讲解，学生很容易理解和掌握。

三、EWB对中职电子实验教学的意义

与广大高等院校相比，中职学校学生的理论基础和抽象思维相对较弱，因此在中职电子实验教学过程中，他们很难一下子理解和掌握一些复杂的电路设计和仪器仪表功能操作。将EWB引入中职电子实验教学中，教师在讲授基础理论知识的同时，可以通过EWB进行模拟仿真实验，这样不仅有利于学生理解和掌握相关知识点，而且能够激发他们学习电子技术的兴趣。

因此，EWB对中职电子实验教学具有重要的意义，具体表现为以下几个方面：

1.EWB软件与其他电路仿真软件相比，仿真度较高。首先，EWB软件可以提供电阻、电容、三极管以及集成电路等十几类数千种元件。而且EWB可以提供包括示波器、扫频仪、数字信号发生器、万用表等十几种设计及仪器仪表工具，具有较强的绘制电路图以及显示波形功能，可以将实际电路的结果仿真出来。其次，EWB软件不需要采用文本方式，可以直接从EWB软件中的元器件库和仪器仪表库中选择所需的元器件和仪器仪表。

2.利用EWB软件进行电路设计和分析非常方便。由于EWB软件采用了虚拟技术，设计和开发仿真电路就和在实验室进行实践操作一样，可以根据需要，随时调用所需的元器件和仪器仪表，并对相关参数进行修改。如果设计的方案没有成功，可以重新进行，不用担心出现元器件损坏和仪器仪表出现出现故障等问题，而且不受时间和空间的限制。

3.利用EWB软件，可以很容易使学生理解和掌握各种仪器仪表的功能操作。如，教师在进行信号源的占空比实验时，从理论上来说占空比只对三角波和方波有效，对正弦波无效，但中职学生理解和掌握这一特性参数却有一定的难度。通过EWB软件，教师可以在讲解信号源占空比理论的同时，调整相关参数，并用示波器将最终的结果演示出来，这样中职学生就很容易理解和掌握信号源的占空比概念，为后续的实验奠定良好的基础。

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中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0087-01

在进行数字电路设计和生产过程中一定要进行电路的故障诊断，这样对于芯片模板上出现的缺陷可以及时修复，开始建立故障冗余系统；可以有效的改进生产工艺，更好的分析故障检测方法，进而使芯片的产量、质量和可靠性都得到提升。传统数字电路的故障诊断常常用常规仪表及传统的人工进行分析的，所以在诊断定位上就会难度增加、周期变长，导致设计和生产数字电路的速度严重降低。所以，设计数字电路故障诊断系统，可以有效地提升当下数字电路故障诊断的效率。

1 讨论故障产生的主要原因

1.1 数字电路的故障

数字电路故障就是在设计和生产过程中出现接触不良、电器元件损坏等原因，造成导线短路、假焊、虚焊等现象，就会出现电路逻辑功能的错误，发生电路故障[1]。以组合逻辑电路而言，必须按照真值表的要求来进行工作，否则就是电路出现了故障；而就时序逻辑电路来说，必须按照时序的状态转换图就行工作，否则就是电路出现了故障。

1.2 故障主要原因的产生

（1）元器件参数的改变。由于电子元器件随着不断地使用，就会导致老化和参数性能下降，有的是在温度变化时改变了参数性能。（2）信号线故障。在电路板电路受到外界影响时，信号线就会损坏出现短路和断路。（3）电路元器件出现不良接触。这种问题是最常见的，在工作中如果发生虚焊或者焊点被氧化，就会导致电路板故障的发生。（4）不健全的工作环境。一旦工作环境达不到设备所要求时，如湿度、温度及电磁环境等，无法实现设备的正常工作。（5）超出使用期。就是在使用过程中超出期限，导致元器件的老化，降低了性能指标，所以就会增加设备的故障率[2]。

2 逻辑故障组成

逻辑故障包括永久故障和暂态故障。其中的永久故障就是故障出现之后，只有人为修复可以清除故障，除此之外故障会长久存在。包括很多的静态故障。例如固定电平故障、桥路故障、固定开路故障。而暂态故障也能叫做软故障，这种故障的发生是因为元器件自身或者是电路自身存在的容限非常小而导致电路不稳定。

3 数字电路故障测试的基本方法

3.1 故障的检测

（1）直观检测法。这种方法就是通过直观的观察来推断出故障出现的大体部位。我们在进行检测时可以咨询用户，就会知道出现了什么样的现象，这样就可以快速的进行检测省去了很多不必要的麻烦。我们可以在检测时直接观察设备是否出现元器件的破损，导线是否断开或者短接，或者其它设备出现什么状况，来检测出故障在什么地方。一旦电路电流或者电压过大时，在电路中的一些器件就会出现异味，我们通过嗅觉就会感知到在什么地方出现了故障。当一些电子元器件的外壳热度过高时，我们通过触摸就会找到这类损坏的元器件，从而发现电路产生的故障。最后我们可以直接的用专业的检测设备测试诊断电路，来检测出是否存在故障，如果存在给其进行定位。（2）顺序检测法。这种方法分为两种，其一就是由输入级开始逐渐向输出级进行检查，这就需要我们在输入端加入检测信号，开始以该信号为主逐渐向输出端进行检测，最终来找出电路所存在的故障[3]。其二就是由输出级开始逐渐向输入级进行检查，一旦出现信号不对的情况，就开始由故障级向一级检测，最终到发现正常信号截止。（3）比较法。在检查故障时，这也是一种常用的方法。想要快速的发现所存在的故障，通常的方法就是把故障电路重要的关键点测试参数和同类型电路在正常工作时所得到的检测值进行对比，最终检测出故障所在。（4）替代法。如果说有的时候我们在数字电路中很难找到出现的故障，这个时候我们就应该想到应用替代法测出数字电路中的故障。什么是替代法？简单地说，替代法就是我们将数字电路中的电子元器件替代掉，应用一些同等型号，但是在品质上却高于原有电路中出现的器件，之后换上这些高品质器件之后，来检查电路是否可以进行正常的工作。前提是我们在采用替代法进行实验来检测故障时，一定要在电路断电的时候换上各种元器件，用以保证安全。上述四种方法就是在检测数字电路故障时常用到的常规方法。

3.2 逻辑故障的检测

在数字电路中产生的逻辑故障中，我们可以建立起故障的模型，之后通过该模型研究算法，产生测试向量，完成故障的检测。这里我们就以在逻辑故障中出现的单固定故障为例。由于逻辑故障中存在着单固定故障，而这种故障模型是数字电路测试中使用最多的一种门级故障模型。这种故障可以含盖数字CMOS电路一半以上的制造故障。在测试这种故障时，首先我们应该建立故障模型，之后根据这种故障模型生成测试向量。在组合逻辑电路中，以早期提出的经典算法D算法为主，完成测试向量的自动生成。而在时序逻辑电路中，我们将以较为了解的门级时序电路的ATPG系统完成测试向量的覆盖率。之后我们通过不断地分析测试向量对故障的覆盖情况，从而来进一步的提高故障的覆盖率。最终实现单固定故障模型的完整建立，解决故障的检测工作[4]。之后再以此种模型来对多固定故障进行测试。最终实现逻辑故障的检测。

3.3 波形检测法

在脉冲电路当中，我们还可以用波形检测的方法对电路进行检测。首先在检测时选择一个良好的示波器，之后开始对电路各级在输出端所输出的波形进行检测，最后在示波器上面观察并记录出现的波形是否正常，最终来完成电路故障的测试。

4 结语

本文主要简单的介绍了数字电路出现的故障及故障检测方法。在电子电路发展的今天数字电路得到了飞速的发展。为了更好的使数字电路应用到现代电路中。对于可能出现的故障应及时的做出检测。更好的完善数字电路，使数字电路进一步发展，适应现代科技要求。

参考文献

[1]胡文君.设备故障诊断技术的现状与发展[J].后勤工程学院学报，2004（2）.

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1 引言

电子陶瓷是广泛应用于电子信息领域中的具有独特的电学、光学、磁学等性质的一类新型陶瓷材料，它是光电子工业、微电子及电子工业制备中的基础元件，是国际上竞争激烈的高技术新材料。

电子陶瓷可分为绝缘陶瓷、导电陶瓷、光学陶瓷和磁性陶瓷四大类。随着现代通讯、光电子、微电子、生物工程、智能制造和核技术等高科技的快速发展，对电子陶瓷元器件的要求也愈来愈高，高性能复合型电子陶瓷材料的研究越发引起了世界工业先进国家的重视。

现代科学技术的加速发展对电子陶瓷材料提出了严峻的挑战，也为这一领域的研究和发展创造了新的机会。在市场信息的引导下，传统电子陶瓷材料的改性研究和新型电子陶瓷材料的研发使用受到重视，日益显示出广阔的市场前景和强大的经济效益。

2 电子陶瓷发展动向

从20世纪初期开始，电子陶瓷材料的发展过程经历了由介电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷到高性能复合型电子陶瓷的一个转变。近年来，随着厚膜、薄膜技术以及高纯超微粉体技术的研究突破以及探索信息技术、微电子技术、光电子技术等高新技术的发展，人们在电子陶瓷材料与器件的一体化研究与应用、传统材料的改性等方面都开展了广泛深入的研究，电子陶瓷已成为当前材料研究者关注的热点。

随着电子信息技术的高速发展，电子陶瓷材料由传统的消费类电子产品向数字化的信息产品比如计算机、数字化音视频设备和通信设备等应用领域转化。为了满足数字技术对陶瓷元器件提出的一些特殊要求，世界各国的研究机构及大学都在功能陶瓷新材料、新产品、新工艺方面投入大量资金进行研究开发。其中新型电子陶瓷元器件及相关材料的发展趋势和方向主要体现在以下几个方面。

2.1 技术集成化

在原有工艺的基础上，电子陶瓷材料制备技术的开发也结合了现代新型工艺的复合工艺。其中，多种技术的集成化是电子陶瓷材料制备技术的新发展趋势，比如纳米陶瓷制浼际跫澳擅准短沾稍料、快速成形及烧结技术、湿化学合成技术等都为开发高性能电子陶瓷材料打下了基础。随着多功能化、高集成化、全数字化和低成本方向发展，很大程度上推动了电子元器件的小型化、功能集成化、片式化和低成本及器件组合化的发展进程。

2.2 功能复合化

在激烈的信息市场的竞争中，单一性能的电子陶瓷器件逐渐失去了竞争力，利用陶瓷、半导体及金属结合起来的复合电子陶瓷是开发各种电子元器件的基础，它是发展智能材料和机敏材料的有效途径，同时也为器件与材料的一体化提供重要的技术支持。

2.3 结构微型化

目前，电子陶瓷材料与微观领域的联系不断深入，其研究范围也正在延伸。基于电子陶瓷的微型化和高性能正在不断出现，比如在微型化技术和陶瓷的薄膜化的联合运用以生产用于信息控制的高效微装置，电子陶瓷机构和装置尺寸减小的趋势是得益于微型化技术发展而出现的。目前元器件研究开发的一个重要目标是微型化、小型化，其市场需求也非常大；片式化功能陶瓷元器件占据了当前电子陶瓷无元器件的主要市场；比如片式电感类器件、片式压敏电阻、片式多层热敏电阻、多层压电陶瓷变压器等。要实现小型化、微型化的话，从材料角度而言，在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米技术和相关工艺，所以发展高性能功能陶瓷材料及其先进制备技术是功能陶瓷的重要研究课题。

2.4环保无害化

近年来，随着人类社会的可持续发展以及环境保护的需求，发达国家致力研发的热点材料之一就是新型环境友好的电子陶瓷。作为重要的功能材料，被广泛应用于微机电系统和信息领域的新型压电陶瓷，比如多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件、声表面波（SAM）器件、薄膜体声波滤波器等器件也不断被研制出来。

3 电子陶瓷应用前景

3.1电绝缘陶瓷的应用前景

电绝缘陶瓷因具备导热性良好、电导率低、介电常数小、介电损耗低、机械强度高、化学稳定性好等特性，被广泛应用于金属熔液的浴槽、熔融盐类容器、封装材料、集成电路基板、电解槽衬里、金属基复合材料增强体、主动装甲材料、散热片以及高温炉的发热件中。

在电子、电力工业中，绝缘陶瓷比如电力设备的绝缘子、绝缘衬套、电阻基体、线圈框架、电子管功率管的管座及集成电路基片等主要是用于电器件的安装、保护、支撑、绝缘、连接和隔离。

由于陶瓷的绝缘性主要由晶界相决定，为了提高绝缘性，应尽量避免碱金属氧化物的存在，而且玻璃相应尽量是硼玻璃、铝硅玻璃或硅玻璃。一般来说，陶瓷内部气孔对绝缘性影响不大，但陶瓷表面的气孔会因被污染或吸附水而使表面绝缘性变差，所以绝缘陶瓷应选择无吸水性，气孔少的致密材料。

3.2介电陶瓷的应用前景

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传感器技术作为现代科技的前沿技术，同计算机技术与通信技术组成现代信息技术的三大基础，也为当今物联网的发展铺平了道路，传感器更是物联网在工业领域应用的关键。

（1）传感器。根据GB/T7665—2005“传感器通用术语”国家标准，传感器的定义为：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。

（2）传感器节点。传感器节点通常由3部分组成：传统意义上的传感器、微处理器、网络接口。根据不同要求，这3部分可采用不同芯片的组合，也可以是单片式的。首先由传感器将被测物理量转换为电信号，通过A/D转化为数字信号，经微处理器数据处理（滤波、校准）后，由网络接口模块完成与网络的数据交换。

（3）智能传感器（Intelligent Sensor，Smart Sensor）。智能传感器这一慨念是由国外引进的，通常定义为：带有微处理器，具有信息处理功能的传感器。这里的“处理功能”主要包括：自检测、自修正、自保护功能。判断、决策、思维功能。

双向通信、标准化数字输出或符号输出功能。

智能传感器的结构原理框图如图3所示。

2.2 传感器在物联网中的应用

在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分，用来进行各种数据信息的采集和简单的加工处理，并通过固有协议，将数据信息传送给物联网终端处理。如通过RFID进行标签号码的读取，通过GPS得到物置信息，通过图像感知器得到图片或图像，通过环境传感器取得环境温湿度等参数。传感器属于物联网中的传感网络层，他作为物联网的最基本一层，具有十分重要的作用。因此，传感网络层中传感器的精度是应用中重点考虑的一个实际参数。

在物联网的大概念下，一个泛在的物联网系统，随着参照物的不同，传感器可以是一个“大”的“智能物件”，它可以是一个机器人、一台机床、一列火车，甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用，下面是按应用方式进行的分类。

（1）液位传感器：利用流体静力学原理测量液位，是压力传感器的一项重要应用，适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

（2）速度传感器：是一种将非电量（如速度、压力）的变化转变为电量变化的传感器，适应于速度监测。

（3）加速度传感器：是一种能够测量加速力的电子设备，可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析，以及鼠标、高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。

（4）湿度传感器：分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件，适用于湿度监测。

（5）气敏传感器：是一种检测特定气体的传感器，适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂（R11，R12）、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。

（6）压力传感器：是工业实践中最为常用的一种传感器，广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

虽然，物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是，作为“金字塔”的塔座，传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑，传感器感知了物体的信息，RFID赋予它电子编码，传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”

2.3 物联网对传感器特性的要求

为了满足物联网大规模、低成本、无人值守、环境复杂、电池供电等外界环境条件，智能传感器需满足以下条件：

微型化：物联网的特点要求传感器微型化。要求传感器的特征尺为μm级或 nm级，质量为g或mg级，体积为mm3级。

低成本：低成本是物联网大规模应用的前提。在传感器设计时采用低成本设计方法，提高传感器成品率，突破产业化生产技术，实现产业化生产。

低功耗：因物联网是靠电池长期供电，为节约能源，传感器必须采用低功耗供电。采用低功耗设计原则，在技术路线上采用太阳能、光能、生物能作为传感器电源。

抗干扰：能抗电磁幅射、雷电、强电场、高湿、障碍物等恶劣环境。

灵活性：传感器节点在物联网中应用时，节点通过提供一系列的软、硬件标准，能实现面向应用的灵活编程要求。

2.4 传感器技术对物联网发展的意义

就目前我国对于物联网相关技术的成熟度来看，通信技术和计算机数据处理技术相对成熟，而传感技术平台的搭建却相对较薄弱，因此发展传感器技术不仅是我国实现物联网核心技术的关键，也是全面发展战略目标的关键。

在物联网构建初期，大量基础设备生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到质量标准。因此可以说，没有优良的传感器技术，现代化生产也就失去了基础；没有传感器技术支持，物联网构造将失去基础。

传感器的性能决定物联网性能。传感器是物联网中获得信息的唯一手段和途径，传感器采集信息的准确、可靠、实时将直接影响到控制节点对信息的处理与传输。传感器的特性、可靠性、实时性、抗干扰性等性能，对物联网应用系统的性能起到举足轻重的作用。

传感器升级提升了网络升级。传感器技术的升级换代将提升网络的升级换代。当信息采集用第一代模拟传感器时，产生第一代传感器网络；当信息采集仍用第一代模拟传感器，控制站之间采用数字通信，产生第二代传感器网络；当信息采集采用第二代数字传感器或第三代智能传感器时，控制和通信采用全数字化技术，则产生第三代传感器网络；当信息采集采用第四代网络化智能传感器时，则产生物联网。

传感器产业化决定物联网市场应用前景。未来10年，物联网将有上万亿元的高科技市场，其产业要比互联网大3倍，在大力发展物联网的同时，如果不发展传感器技术，则大量传感器势必从国外进口，传感器市场被国外占有，不仅经济损失巨大，而且国家安全无保障。相反在发展物联网的同时，一开始就考虑传感器的同步、协调发展，也许开始需多花费一些资金，从长远看是十分有利的，既提升了国产传感器的制造水平，满足物联网的需求，保证了国内市场，还培养了一批传感技术人才，缩小与国外在传感器方面的差距。

3 物联网产业基础分析及思考

传感器行业将实现由点及面的高增长，物联网产业已进入市场导入期，传感器行业将迎来黄金发展期；中国电子信息产业发展研究院预测，未来五年国内传感器市场年复合增长31%。

汽车、物流、煤矿安监、安防、RFID标签卡领域的传感器市场增长较快：汽车传感器市场潜在规模达57亿只，是目前的14倍以上；物流传感器市场潜在规模达100多亿，是目前的十几倍；煤矿安检传感器市场潜在规模达数百亿元；安防传感器市场的规模增速将和安防行业的产值增速同步，“十二五”规划我国安防行业产值年均增长 20%。

在物联网战略下，传感器国产化需求迫切，传感器行业的国内领先者更受政府扶持；作为物联网的关键，传感器成为整个产业链的优势环节，也代表了企业的核心竞争力。

西京公司涉及物联网感知层、传输层相关的基础元器件，主要有电连接器/电缆组件、气体报警器（传感器）、角位移传感（电位器）、液位传感器、压力传感器、厚膜陶瓷（压阻式、电容式）压力传感器、湿度传感器、射频温度补偿衰减器、压控振荡器、电源滤波器、射频微波器件、光收发模块、厚膜功能电路、电源模块、厚膜电阻浆料/导体浆料等，拥有一批从事敏感元件开发、信号处理电路设计、硅半导体传感器设计的专业技术人员以及厚膜压力传感器、传感器敏感材料生产的配套生产线，产业基础非常的好，对于发展新型电子元器件、切入物联网产业起到了关键的基础性支撑作用。

目前，陕西电子信息集团所属企业中，烽火已开始研发生产RFID系列产品，并提供完整的客户解决方案，获得了政府及相关物联网规划示范区的支持，已占据物联网感知层的一支重要战略支点，陕西华星在温度传感器（热敏电阻）、红外传感器方面具有传统优势，分析西京公司的产业结构和产品现状，产品除为电子整机配套外，还广泛应用于核工业、航空航天、兵器、地质、交通、医疗等领域，基本上参与了物联网信息采集、通信传输的各个环节，而直接涉及感知层的气体报警器（传感器）、角位移传感（电位器）、液位传感器、压力传感器、湿度传感器等产品，基本上具备了从产品研发、工艺制备到检测应用分析的产业基础，但产业规模和技术水平还不是很高，尚不具备大规模生产的产业化竞争优势。而工业自动化控制领域和汽车电子领域用量和需求最大的各类压力传感器，由于大量国外产品的介入以及国内中低端产品的无序竞争、高端产品研发滞后等原因，一直未能得到有效的传承性的发展，产品市场占有率较低。因此，整合、规划我公司物联网传感器相关产品，以工业自动化控制领域和汽车电子领域用压力传感器为突破，提升气体报警器（传感器）、角位移传感（电位器）、液位传感器、湿度传感器等产品的性能及可靠性，逐渐形成以传感器与敏感元器件为主、各种物联网配套电子元器件、新材料平行发展的物联网系列电子元器件产品，完善公司产业结构和产品门类，占据电子信息集团物联网另一个战略支点——传感器与基础元器件，将是我公司发展新型电子元器件、切入物联网行业的一个很好的突破口，将更好的拓展公司的产品门类，优化公司产业结构。

首先，以《物联网用集成化智能传感器系统》为突破口，全面提升传感器的技术水平、工艺水平、产业水平和应用水平。

（1）市场目标。物联网在工业领域之应用，过程控制领域、仪器仪表行业、民生行业及汽车电子行业。

（2）技术水平。集成化实现，即单片集成CMOS-MEMS技术，利用由MEMS技术制作的敏感元件和大规模集成电路工艺技术制作的微处理器、信号调理电路、网络接口等集成在一块芯片上，利用在厚薄膜混合集成封装方面的优势，提升电子封装水平，研发、生产各类智能传感器系统。

（3）关键技术。MSC、ANSYS设计软件在集成化智能传感器系统的应用；集成化智能传感器系统数学模型的建立、仿真及试验；集成化智能传感器系统可靠性、电磁兼容性、环境适应性的设计原则与方法；集成化智能传感器系统低功耗、微型化、高性能芯片设计；集成化智能传感器系统结构设计和封装技术。

（4）技术难点。何种敏感元件较易采用标准的IC电路工艺制作；IC工艺与MEMS工艺的相融性问题。MEMS的工艺温度比CMOS的工艺温度要高，工艺温度不兼容，影响CMOS电路的结深和性能；互联时金属材料不兼容，W和Al金属化温度不兼容；IC的工艺装备和MEMS的工艺装备不兼容等；集成化智能传感器系统的封装设计和封装工艺（应力、高真空、高致密性）。

其次，重点攻克高精度、低成本、低功耗、微型化传感技术，整合现有资源，利用公司在电子浆料、厚膜集成电路、功能电路设计方面的优势，开发高可靠性的厚膜电阻/电容压力传感器、液位传感器、位移传感器（电位器）、光纤电流传感器、集成化智能传感器、高性能气体传感器、微型智能红外传感器及检测仪表等产品及其配套功能电路、无线传感器节点，直接面向物联网各种应用示范工程。

第三，分析物联网各环节的工作原理、使用要求，研发满足物联网感知、传输过程中配套需求的高速连接器、通信电源连接器、功能电路、电源模块、信息新材料等基础性产品，形成物联网用系列电子元器件产品研发、生产、推广平台。

4 结束语

物联网是全球信息产业的发展趋势之一，也是我国“十二五”规划的重点发展方向。我国的物联网产业发展才刚刚起步，整个行业处于摸索阶段，但是发展非常迅速，而且市场潜力巨大。物联网技术涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多学科领域，发展物联网将对相关学科发展起到极强的带动作用。一方面，发展物联网将加快信息材料、器件、软件等的创新速度，使信息产业迎来新一轮的发展，大大拓展信息产业发展空间。另一方面，发展物联网将带动传感器产业、芯片业、设备制造业、软件业、系统集成业、网络运营业，以及内容提供和服务产业等诸多产业发展，带来大量的创业发展空间。

在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。

作为“战略性新兴产业”，物联网发展、普及将会大大推进信息技术元件的生产，给市场带来巨大商机，为电子元器件、信息材料企业带来前所未有的机遇，我们应该抓住这一历史机遇，跟上物联网的发展步伐，在信息产业已有的基础上，加快我公司厚膜工艺技术、电连接器、敏感材料与物联网对新产品、新技术的需求衔接、协同发展，开发出适用于物联网应用的各类智能传感器、新型电连接器、电源模块、功能电路、电子组件及新材料产品，更好的发挥电子元器件企业在电子信息产业发展中的基础性配套作用。

参考文献

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[4] 朱晓荣，孙君，齐丽娜等.物联网[M].北京：人民邮电出版社，2010.

篇11

0 前言

电气自动化控制设备的可靠性是指电气自动化控制设备可以在规定时间内以及特定环境当中，将本事所具备的功能有效地发挥出来。基于同等时间与同等环境当中，若电气自动化控制设备所发挥出的功能越高，则说明该电气自动化控制设备的可靠性越高。但是，由于一些较为常见的原因，导致电气自动化控制设备的可靠性受到了极大的影响，例如：设备元器件参差不齐、维护工作不具良好性等。

（一）可使产品质量得到有效提升。产品质量便是指产品可实现自身的价值，并满足相应的特质及特征等。关于产品的特性主要包括了性能、经济性、安全性以及可靠性等。从中可知，可靠性在产品质量当中占据了很重要的地位。在保证可靠性的基础上，故障出现的次数便能够降低，进而减少维修费用，同时使产品安全性得到有效提升。所以，产品的可靠性可视为产品质量的核心部分，生产厂家应给予足够的重视。

（二）可使市场份额得到有效增加。在社会经济高速发展的背景下，用户既对产品的性能有极高的要求，又需要保证产品高水平的可靠性。经市场调查表明，具备可靠性指标高的产品，才能够在激烈的市场竞争中生存下来。另外，在电气自动化控制设备的自动化程度、复杂程度越来越高的情况下，可靠性技术已然成为了企业在竞争过程中获取市场份额的重要工具及手段。

1 电子自动化控制设备的缺陷

电气自动化控制设备可靠性的发展现状分析现状下，电子自动化控制设备存在诸多的缺陷性，这些缺陷导致其可靠性遭遇了极大的条件，具体情况如下：

（一）设备元器件参差不齐。现状下，市场竞争越来越激烈，生产厂家在恶意竞争的情况下，对产品的质量漠不关心，从而致使电气自动化设备的可靠性大大降低，进而对电气自动化设备的正常运行构成了极大的威胁。生产元器件的厂家规模普遍较小，在缺乏系统的质量监督机构的前提下，所生产的元器件质量便难以得到有效保障。另外，在采购时，生产企业缺乏对质量方面的考虑，进而使电气自动化设备的可靠性降低，同时也使电气自动化设备的使用年限大大降低。

（二）维护工作不具良好性。电气自动化设备在设计上是极具复杂性的，因此在实际操作过程中，如果操作人员没有掌握操作技巧，那么便会对设备的使用造成极大的影响，甚至可能致使电气自动化设备的损害。另外，电气自动化设备需要进行定期维护，但现状下维护工作却做得并不好，这样便使电气自动化设备的使用寿命大大降低。

（三）常遭受工作环境影响。基于不同行业，电气自动化设备的工作环境也有所不同。现状下，电气自动化设备遭受工作环境影响的现象尤为明显。首先，在环境方面，由于受到温度、湿度以及空气质量等方面的影响，导致电气自动化设备的性能遭遇极其严峻的影响，使设备的结构受到侵蚀，使设备运作失灵，并且还可以导致电气自动化设备无法运行。其次，在电磁干扰方面，在运行过程中，电气自动化控制设备会产生各种电磁波，进而致使设备运行噪音增大，最终降低了设备运用的稳定性。最后，在机械作用方面，由于机器之间会发生互相冲击及振动等，从而使电气自动化设备的元器件遭到破坏;并且在相互摩擦过程中，极易造成元器件发生变形及损害，从而大大降低了电气自动化控制设备的工作能力。

2 提高电气自动化控制设备可靠性的有效策略探究

（一）对设备设计进行有效控制。要想使电气自动化控制设备的设计得到有效控制，一方面需对产品和零部件技术条件进行分析及研究，并仔细分析产品设计参数，以保证产品性能的前提下，制定出合理性及科学性高的设计方案。另一方面，在生产数量方面，应以产品结构形式及类型作为参考依据，进而加以确定。在满足产品技术要求的情况下，对成本进行考虑，例如使产品生产成本降低、选择经济型且实用性高的原材料及元器件等。另外，产品结构需进行全面的构思，方可进行严谨设计;并且需要使产品的使用性能及操作维修性能得到提高。充分做好上述几点，电气自动化控制设备的设计才能得到有效控制。

（二）严抓生产过程中的各个环节。基于生产层面分析，需使设备当中元器件和零部件的品种及规格减少，在这方面上可使用由专业厂家生产出来的通用型产品及零部件，在材料选择上需遵循"来源广、价格低廉"的原则，也可选取国产材料。对于设备及零部件的加工精度，需与目前技术条件要求相符合，不可过分追求高精度。如果精度等级和产品性能指标相符合，那么可以简化装配。同时，在最大限度中使选配与修配减小，并使装配工人拥有充足的体力，这样才能够为自动流水生财提供有力帮助。

（三）选择及使用优质的电子元器件。在电子元器件的选择上，需要把电路性能要求、工作环境条件作为参考标准。元器件的技术性能、技术条件以及质量等级均需要与设备运作及环境要求相符合，同时需有足够的余量保留。全部电子元件均需以不同的要求为参考标准，并通过必要的可靠性进行筛选，之后才可应用到产品当中。

3 结语

近年来，在科学技术突飞猛进的发展背景下，电气自动化控制设备被广泛应用于各大领域，并且发挥了至关重要的作用。但是电气自动化控制设备在运行工作中，往往会面临一些较为严峻的问题。因此，保证其可靠性便显得极为重要。

篇12

中图分类号 ：TM92 文献标识码：A

我国人口数量众多，家庭中使用的电器数量非常庞大，据统计全国家用电器的数量超过了二三十亿台。随着人们生活质量的提升和科技的不断进步，家电的档次在不断提升，科技含量也在不断提高。因此在维修过程中需要借助先进的故障检测技术，以帮助维修人员方便的找到故障的原因，并及时进行排除。下面笔者就家电维修中常见的电阻和电容检测技术进行探讨。

1家电产品特点及维修现状

随着科技的发展，家电产品正向着智能化的方向发展，一些先进的机电一体化技术和数字化技术在家用电器中的使用频率越来越高，集成化技术的应用也使家电产品向着微小化的方向发展。目前市场上存在的家电产品种类繁多，功能和型号也各不相同，科技含量较高，对维修人员的技能水平要求越来越高。

但是通过调查我们发现，市场中从事维修的人员主要包括两部分，一部分是业余维修人员，一部分是家电产品的售后服务人员。其中前者是长期从事家电维修的人员，他们的文化水平较低，主要靠长期积累的维修经验进行维修；后者则是家电厂家从高校招聘的应届毕业生，他们虽然具有较强的理论知识，但是实际操作能力较差，对故障出现原因的判断力不足。由于两类维修人员自身素质的原因，使得家电出现问题后维修非常困难。

2家电维修中常用的方法

为了排除家电中存在的各种故障，在维修时通常采用两种方法：一是直观检查法，二是仪器检测法。直观检查法是一种简单的维修方法，通过维修人员的感官判断家电的故障，如看其是否有线路断开现象，是否存在变形情况，是否存在烧焦部位等等。如果直观上没有任何损坏，还可进行瞬间通电试验，通过故障现象判断故障原因和部位。仪器检测法则是通过仪器检查直观检查法中无法检查的故障，如可以采用电流表、电压表等检测一些元器件周围的电流、电压情况。

3 家电中电容和电阻的检测方法

电容和电阻是家电中常用的元器件，也是故障率较高的元器件，因此家电检测中的重点是对电容和电阻的检测，下面我们就其检测技术进行探讨。

（1）电容

电容是由两个距离非常近的金属物质组成的，用来完成对电路中电荷的存储，在检测过程中针对不同容量的电容需要采用不同的检测方法。值得一提的是电容器在直流电路中起到断路的作用，电流不会从电容中通过。工作中如果电容两段的电压差大到一定程度就会发生击穿现象，影响电容器的正常使用，即出现电容故障。

当电容容量小于10pF时，可以选用万能表进行检测，检测过程中首先选择合适的档位和量程，然后将万能表的两个探针分别放在电容两片金属的引脚出。如果万能表的指针在无穷大处，说明电容完好无损，如万能表的指针出现来回摆动，说明电容容量不稳地，电容器存在故障。需要说明的是这种方法只能检测电容器的短路、漏电或者是否被击穿等，不能检测其它故障。

对于容量处于10pF和0.01uF之间的电容，在检测时需要将万能表的档位放到R×10k的位置，然后再进行相应的检测。在检测过程中用到的三极管起到了对电容充放电的放大作用，万能表指标摆幅较大，便于检测人员的观察。

对于容量更大的电容器，检测时调整万能表档位至R×1k，然后在进行相关测量，观察者通过观察万能表指针的变化情况来判断电容是否损坏。

（2）电阻器

电阻是一种用来限制电流大小的元器件，使用过程中要保证其阻止的大小，以保证通过该支路中电流的大小。家电中常用的敏感电阻器分别热敏电阻和压敏电阻两种，在检测电阻情况之前要认真核对电阻器上标准的相关信息。检测过程跟电容检测一样，首先要将万能表上的档位和量程进行调整，以便于观察指针的摆动情况。然后再将万能表的两个探针分别放在电阻器的引脚处，观察万能表上数字的变化情况，并且将其跟电阻器上标准的额定值进行对比，如果二者数值接近则说明电阻完好，否则需要更换相应的电阻器。

由于万能表多为指针式，每次检测完成后都要对欧姆表进行校正，即将万能表的两个指针对接，调整归零旋钮，使其指针处于万能表的0数字处。为了保证测量的准确性，在检测时还可以通过将万能表的探针对调放置位置，两次测量电阻两端阻止的大小。对于热敏电阻来说，如果万能表的指针随着电阻器周围温度的变化而摆动说明热敏电阻正常，反之则说明出现故障。对于压敏电阻来说，如果电阻值为无穷大，则说明压敏电阻正常，如果测得的压阻值没有超过500kΩ，则说明压敏电阻出现故障。

如果家电维修中遇到可变电阻器，在检测过程中可首先慢慢旋转其转轴，看其是否能够平滑滑动，转轴是否松动；如果没有上述现象，则可在旋转转轴的同时，检查可变电阻器的动片组是否出现松动；最后再通过万能表检测其读数的变化。如果检测过程中发现万能表具有一定的读数，则说明变阻器存在漏电现象。

结语

家电行业的发展非常迅速，家电的品种和类型较多，技术含量也越来越高，单凭望、闻、问和切已经不能够可靠方便的检测到家电中存在的故障，需要借助先进的检测方法。电阻和电容是家电中常用的电子元器件，本文就其故障的检测进行了探讨，为家电故障的排除奠定了基础。

参考文献

[1]杨春燕.新特电子元器件应用手册（精 ）[M].福建：福建科学技术出版社 ，2004.