英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部大中華區(qū)應(yīng)用工程師 周利偉

在我們的日常工作中，經(jīng)常會碰到器件失效或系統(tǒng)故障，這時為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性，就需要定量的來描述具體的失效率，這就需要用專業(yè)的術(shù)語來溝通，而有的工程師喜歡談FIT，有的工程師喜歡談MTBF，其實(shí)這兩個概念所描述的主體是不一樣的，因此有必要在此簡析一下。

FIT，是英文Failures In Time的縮寫，從其字面意思可知，它是以時間維度來表述失效率的，實(shí)際上它是描述“器件”失效率或故障率的單位。故障率(λ)是指正常工作的n個器件在運(yùn)行一定時間t之后，其中喪失其規(guī)定的功能的r個器件所占的比例，公式表述為：

這里λ的單位即是fit，定義是在109h（小時） 內(nèi)，出現(xiàn)一次故障即為1fit。因此，如果某個器件失效率為100fit，則平均預(yù)期可安全工作107小時。

舉例來講，如果測試某批次的器件，被測器件共4000個，在工作了5000小時后出現(xiàn)了2個器件失效，則該器件的失效率λ為：

MTBF，是英文Mean Time Between Failures的縮寫，即平均無故障時間，是指設(shè)備從一次故障到下一次故障的平均時間，是衡量一個“設(shè)備”的可靠性指標(biāo)（僅用于發(fā)生故障經(jīng)修理或更換器件能繼續(xù)工作的設(shè)備或系統(tǒng)），單位為“小時”。具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔，它僅適用于可維修設(shè)備或系統(tǒng)，同時也可表述為設(shè)備或系統(tǒng)在總的使用階段累計(jì)工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。

假定某個設(shè)備由i個器件構(gòu)成，而這些器件分別對應(yīng)的失效率為λi，則該設(shè)備的MTBF用公式計(jì)算為：

簡單舉例來講，如果一個系統(tǒng)由50個器件組成，每個器件的失效率均為250fit，則該系統(tǒng)的MTBF為：1/(50*250fit)=80000h(小時)。

進(jìn)而，如果該系統(tǒng)平均每天運(yùn)行18h，每年運(yùn)行300天，則該系統(tǒng)的安全壽命為：

80000h/(300*18h)=14.8年。

下面，我們來看一個更貼近實(shí)際應(yīng)用的某變流器MTBF的估算示例，表中的器件對應(yīng)fit值均為假設(shè)或近似，只是為了說明計(jì)算方法：

由上表中計(jì)算出系統(tǒng)整體失效率為5300fit，假定其常年無休一直在運(yùn)行，則其MTBF=10E9/5300/ (24x365)=21.5(年)，即該變頻器預(yù)期可安全運(yùn)行21.5年。

綜上，MTBF是用來描述系統(tǒng)或設(shè)備級別的故障間隔時間，而FIT是用來描述某單一器件的失效率的單位。

英飛凌為部分器件提供了FIT率報(bào)告，登錄myInfineon，在產(chǎn)品頁面下就可以查看。下面就是IKW40N120T2的報(bào)告。可以看到，這顆器件包含了IGBT和二極管芯片，總的FIT率為單顆器件FIT相加，僅為0.8，即器件平均預(yù)期可安全工作1.25*109小時，表征了器件非常好的可靠性。