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(huì)碰到器件失效或系統(tǒng)故障，這時(shí)為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性，就需要定量的來(lái)描述具體的失效率，這就需要用專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)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(gè)概念所描述的主體是不一樣的，因此有必要在此簡(jiǎn)析一下。

FIT，是英文Failures In Time的縮寫(xiě)，從其字面意思可知，它是以時(shí)間維度來(lái)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(gè)器件在運(yùn)行一定時(shí)間t之后，其中喪失其規(guī)定的功能的r個(gè)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(shí)） 內(nèi)，出現(xiàn)一次故障即為1fit。因此，如果某個(gè)器件失效率為100fit，則平均預(yù)期可安全工作107小時(shí)。

舉例來(lái)講，如果測(cè)試某批次的器件，被測(cè)器件共4000個(gè)，在工作了5000小時(shí)后出現(xiàn)了2個(gè)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(xiě)，即平均無(wú)故障時(shí)間，是指設(shè)備從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間，是衡量一個(gè)“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(shí)”。具體來(lái)說(shuō)，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱(chēng)為平均故障間隔，它僅適用于可維修設(shè)備或系統(tǒng)，同時(shí)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(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF。

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

簡(jiǎn)單舉例來(lái)講，如果一個(gè)系統(tǒng)由50個(gè)器件組成，每個(gè)器件的失效率均為250fit，則該系統(tǒng)的MTBF為：1/(50*250fit)=80000h(小時(shí))。

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(lái)看一個(gè)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(duì)應(yīng)fit值均為假設(shè)或近似，只是為了說(shuō)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(wú)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(lái)描述系統(tǒng)或設(shè)備級(jí)別的故障間隔時(shí)間，而FIT是用來(lái)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(yè)面下就可以查看。下面就是IKW40N120T2的報(bào)告?？梢钥吹?，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(shí)，表征了器件非常好的可靠性。