Леонид Романович Кириллов – аспирант, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского»; младший инженер по моделированию, ООО «Радио Гигабит»
г. Нижний Новгород, ул. Салганская, д. 24
Leonid Romanovich Kirillov – a postgraduate student, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod; junior modeling engineer, Radio Gigabit LLC
Юрий Иванович Лужавин – руководитель отдела моделирования физических процессов, ООО «Радио Гигабит». Бывший начальник отдела надежности АО «НПП«Полет»
г. Нижний Новгород, ул. Салганская, д. 24
Yuri Ivanovich Luzhavin – Head of the Department of modeling physical processes, Radio Gigabit LLC. Ex-head of the Reliability Department of Polyot JSC
Общепринятая методика расчета показателей безотказности радиоэлектронной аппаратуры, предлагаемая российскими и зарубежными стандартами по оценке надежности, не учитывает изменение температуры окружающей среды во времени. Для радиоэлектронной аппаратуры, непрерывно эксплуатируемой в течение года или нескольких лет в меняющихся климатических условиях (например, на улице), данный подход может быть неточным. Это связано с тем, что коэффициент температуры, учитывающий термическую нагрузку, зависит от температуры нелинейно. Поэтому для более точной оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры необходимо учитывать в расчетах вариации температуры.
Цель. Предложить метод оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации на улице, учитывающий изменения температуры во времени.
Методы. В статье применяются методы статистической теории надежности, математического анализа и численные методы.
Результаты. Предложена методика оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры, учитывающая изменения температуры во времени. Представлена математическая модель, описывающая изменения температуры окружающей среды в течение года, на основе которой можно рассчитать интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации в уличных условиях. С использованием предложенного метода рассчитана эксплуатационная интенсивность отказов микросхемы ПЗУ объемом 16 Мегабит, выполненной по NMOS‑технологии, при эксплуатации непрерывно на улице в течение года. Проведена количественная оценка неточности результатов расчета интенсивности отказов при применении методики, не учитывающей вариации температуры. Показана зависимость расхождения результатов от значений энергии активации и рабочей температуры.
Заключение. Предлагаемый в статье подход позволяет рассчитывать безотказность радиоэлектронной аппаратуры с учетом изменения температуры во времени. На основе предложенной методики можно более точно рассчитать интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации в уличных условиях.
The generally accepted methodology for calculating reliability indicators, proposed by Russian and foreign reliability assessment standards, does not take into account changes in ambient temperature over time. For the radio electronics that continuously operate for a year or several years in changing climatic conditions (for example, outdoors), this approach may be inaccurate. This is due to the fact that the temperature coefficient, which takes into account the thermal stress, depends on temperature non‑linearly. Therefore, for a more accurate assessment of reliability, temperature variations must be taken into account in the calculations.
Aim. To propose a method for assessing reliability during continuous outdoor operation, taking into account temperature changes over time.
Methods. The article uses methods of the statistical reliability theory, mathematical analysis and numerical methods.
Results. A method for assessing the reliability is proposed, taking into account temperature changes over time. A mathematical model is presented that describes changes in ambient temperature throughout the year, on the basis of which it is possible to calculate the failure rate of the radio electronics during continuous operation in outdoor conditions. Using the proposed method, the operational failure rate of a 16 Megabit ROM chip made using NMOS technology is calculated when operating continuously outdoors for a year. A quantitative assessment of the discrepancy between the results of calculating the failure rate when using a technique that does not take into account temperature variations has been carried out. The dependence of the discrepancy between the results and the values of the activation energy and the operating temperature is shown.
Conclusion. The approach proposed in the article makes it possible to calculate the reliability, taking into account temperature changes over time. Based on the proposed methodology, it is possible to more accurately calculate failure rate during continuous operation in outdoor conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.