Под надежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортировки.
В процессе эксплуатации РЭС подвергается воздействию комплекса внешних и внутренних факторов, основные из которых: температура, влажность, вибрация, удары, атмосферное давление и уровень электрической нагрузки. Одновременное воздействие на РЭC комплекса внешних и внутренних факторов приводит к изменениям электрических и механических свойств материалов, из которых изготовлены элементы РЭC, и, следовательно, к изменению их параметров. Данные изменения могут происходить как скачкообразно, так и постепенно. Соответственно в зависимости от характера изменения параметра элемента к моменту возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы.
Внезапные отказы проявляются в виде мгновенного изменения параметра элемента вследствие обрыва, пробоя, короткого замыкания и т.п. Внезапные отказы наступают из-за внезапной случайной концентрации нагрузок, действующих внутри и вне элемента, и обычно приводят к полному отказу РЭС.
Постепенные отказы проявляются в виде постепенного изменения параметра элемента (уменьшение коэффициента усиления транзистора, изменение величины сопротивления). Основной причиной постепенных отказов являются необратимые физико-химические процессы старения материалов. Постепенные отказы могут быть вызваны также непредусмотренными условиями эксплуатации, изменением уровней внешних и внутренних факторов. При постепенном изменении параметра какого- либо элемента РЭС может оставаться работоспособным до тех пор, пока ни один из ее выходных параметров не выйдет за допустимые пределы.
Основным показателем надежности ЭРЭ является функция λ (t), называемая интенсивностью отказов. Эта функция описывается выражением:
где λ (t) = Δn(t, t + Δt) - число ЭРЭ, отказавших в интервале времени от t до t + Δt; N(t) - число работоспособных ЭРЭ на момент времени t; Δt - длительность интервала наработки.
Интенсивность отказов характеризует уровень надежности элементов в каждый момент времени, так как для каждого момента времени определяется доля отказавших элементов из числа исправных к этому моменту времени. Как показывают исследования, у большинства ЭРЭ имеется длительный период, на котором интенсивность отказов практически постоянна. Это означает, что для широкого класса элементов в период нормальной эксплуатации, в течение которого появляются, главным образом, внезапные отказы, λ (t) = λ = const. Из постоянства интенсивности отказов следует, что закон распределения времени работы элементов до отказа является экспоненциальным [1]. В этом случае вероятность отказа ЭРЭ к моменту времени t определяется по формуле:
Вероятность безотказной работы ЭРЭ находится:
Среднее время безотказной работы ЭРЭ:
Т.е. интенсивность отказов обратна среднему времени.