通俗地说，电子产品的可靠性是指它的有效工作寿命。不能完成功能的产品，就谈不到质量；同样，可靠性差，经常损坏的产品，也是不受欢迎的。

1.       寿命

电子产品的寿命，是指它能够完成某一特定功能的时间，是有一定规律的。在日常生活中，电子产品可以从三个角度来认识。

第一，   产品的期望寿命，它与产品的设计和生产过程有关。原理方案的选择，材料的利用，加工的工艺水平，决定了产品在出厂时可能达到的期望寿命。例如，电路保护系统的设计，品质优良的元器件，严谨的生产加工和缜密的工艺管理，都能使产品的期望寿命加长；反之，会缩短它的期望寿命。

第二，   产品的使用寿命，它与产品的使用条件，用户的使用习惯和是否规范操作有关。使用寿命的长短，往往与某些意外情况是否发生有关，例如，产品在使用的时候，供电系统出现意外情况，产品受到不能承受的震动和冲击，用户的错误操作，都可能突然损坏产品，使其使用寿命结束。这些意外情况的发生是不可预知的，也是产品在设计阶段不予考虑的因素。

第三，   产品的技术寿命。IT行业是技术更新换代最快的行业。新技术的出现使老产品被淘汰，即使老产品在物理上没有损坏，电气性能上没有损坏，也失去了存在的意义和使用的价值。例如，十几年前生产的计算机，也许没有损坏，但其系统结构和配置已经不能运行今天的软件。IT行业公认的摩尔（Gordon Moore）定律是成立的。

从理论分析的角度来讲，寿命是定量表征电子元器件可靠性的一个物理量。由于可靠性是一统计的概念，因此，在某一个特定电子元器件个体发生失效之前，难以表明其确切的寿命值，但在明确了某一批电子元器件的失效率λ（t）特征后，就能够获得表征其可靠性的若干寿命参量，如平均寿命，可靠寿命，中位寿命，特征寿命等。

（1）       平均寿命

平均寿命μ是最常用的一种寿命特征量，是指一批电子元器件产品寿命的平均值。从数理统计的观点，它是寿命的数学期望值。电子元器件这类产品术语不可修复型产品，它们的平均寿命是指产品在是失效前的工作或储存时间的平均值，通常用MTTF(mean time to failure)表示。

如果一直通体的失效分布密度f（t），则可得到总体平均寿命的表达式

                    μ＝∫₀^∞tf(t)dt

如果被检的电子元器件产品的失效分布规律服从指数分布，即F（t）＝1－e^－λt,则

                    f（t）＝F^‘（t）＝λe^－λt

平均寿命可表示为

                    μ＝∫₀^∞tf(t)dt=1/λ

由此可知：当产品失效属于指数分布的情况，其平均寿命与失效率之间为倒数关系。

（2）       可靠寿命

可靠寿命T_R是指一批电子元器件产品的可靠度R（t）下降到r时所经历的工作时间。T_R的值可由R（T_R）=r求解。假如该产品的失效分布服从指数分布规律，则

                    R（T_R）＝e^－λTR＝r

即可求得T_R如下：

                    T_R＝－㏑r/λ

   (3)中位寿命

中位寿命T_0.5指产品的可靠度R（t）降为50%时的可靠寿命，即

                    R(T_0.5)=F(T_0.5)=50%

对于指数分布情况，可得

  T_0.5＝－㏑0.5/λ

      (4)特征寿命

特征寿命T_0.368是指产品的可靠度R（t）降为1/e时的可靠寿命。

             T_0.368＝－㏑0.368/λ＝1/λ,R(T_0.368)=1/e,R(1/λ)=1/e

      (5)寿命试验

寿命试验是指评价分析产品寿命特征量的试验。它是指在试验室中模拟实际工作状态或储存状态，投入一定量的样品进行试验，记录样品数量，试验条件，失效个数，失效时间等，进行统计分析，从而评估产品的可靠性特征值。

   寿命试验以试验项目来划分，可分为长期寿命和加速寿命试验，长期寿命试验有可以分为长期储存寿命和长期工作寿命试验；从数据处理的角度来分，则可分为定时截尾（试验达到规定时间就停止）试验和定数截尾（试验达到规定的失效数就停止）试验。

（1）长期储存寿命试验

储存寿命试验是指模拟电子产品在规定的环境条件下处于非工作状态时，评价其存放寿命的试验。试验周期在1000h以上的称为长期储存寿命试验。环境条件要根据使用情况来定。我国疆域辽阔，环境条件差别很大，所以在确定环境条件时，一定要了解用户对器件使用环境的要求。由于储存试验是处于非工作状态，一般失效率较低，寿命较长，需要抽出较多的样品进行较长的时间来做试验，周期长达3～5年或更长。通过试验所积累的数据，对于提高产品质量，预测产品的可靠性是很有价值的。

(2)长期工作寿命试验

工作寿命试验是指模拟电子产品在规定的环境条件下，加上负荷使之处于工作状态时，评价其工作寿命的试验。试验周期在1000h以上的称为长期工作寿命试验。

   工作寿命试验又可分为连续工作寿命和间断工作寿命试验。前者又可分为静态和动态两种工作寿命试验。静态工作寿命试验，用于评价产品在额定应力下工作的可靠性，在规定的室温条件下，对期间施加最大耗散功率，分别在240h、480h、1000h、2000h、3000h、4000h、5000h测量器的电参数。动态工作寿命试验则是模拟器件实际工作状态的试验。

 （3）加速寿命试验

加速寿命试验是指采用加大应力的方法促使样品在短期内失效，以预测在正常工作条件或储存条件下的可靠性，但不改变受试样品的失效分布。

   当前，电子元器件的发展极快，表现在技术更加新颖，功能更加复杂，使用环境更加苛刻，可靠性要求更高，从可靠性的角度出发，仍沿用传统的可靠性实验方法，特别是对高可靠，长寿命的微电子器件已不可能，解决的方法只有采用加速寿命试验。

   通过加速寿命试验可达到以下目的：

l         在较短的时间内，对高可靠器件的可靠性水平进行评估，可用外推法加速预测在规定条件下的失效率；

l         在较短的时间内，对器件可靠性设计，工艺改进和可靠性增长的效果进行评价；

l         在较短的时间内，加速暴露器件的失效模式和机理，从而可正确地制定失效判据和筛选条件。

 
 2.失效率

   对于电子元器件来说，若寿命结束，则叫做失效。电子元器件在任一时刻具有正常功能的概率用可靠度函数R（t）来描述：

                       R(t)=e^-∫λ(t)dt

其中，λ(t)是电子元器件的失效率函数。

   这里从理论上进一步的分析。假设电子整机产品在生产之前，已经对所用的元器件进行了使用筛选，元器件的失效率是一个小常数λ，则它的可靠度为

                       R(t)=e^-λt

其预期的寿命计算公式为

                       F(t)=∫R(t)dt=∫e^-λtdt=1/λ

   必须指出，元器件的电气规格参数指标与其性能稳定可靠是不同的概念，两者之间并没有直接的联系。规格参数良好的元器件，它的可靠性不一定高；相反，规格参数差一些的元器件，其可靠性也不一定低。电子元器件的大部分规格参数都可以通过仪表立即策略处理；但是它们的可靠性和稳定性，缺必须经过各种可靠性试验，或者大量（或长期）的使用之后才能判断出来。

电子元器件的失效率数据，可以通过对它的可靠性试验求得：

                   λ＝失效率＝失效数/使用总数x使用时间

失效率的常用单位是“Fit”(1Fit=10^-9/h),一百万个元器件工作一千小时有一个失效，就叫做1Fit。失效率越低，说明元器件的可靠性越高。

电子元器件的失效一般还可以分成两：一类是元器件的电气特性参数消失，如二极管被击穿短路，电阻因超载而烧断等。这种失效引起的整机故障一般叫做“硬故障”，另一类是随着时间的推移或工作环境的变化，元器件的规格参数发生改变，如电阻器的阻值变大或变小，电容器的容量减小等，这类失效的整机故障一般称为“软故障”。软故障是比较难于排除的整机故障。

3.电子整机的可靠性的整机故障

电子整机产品是许多元器件按照一定的电路结构组成的。同样，整机的可靠性取决于元器件的寿命及其可靠性结构。

最常见的可靠性结构有串联结构和并联结构。

l         串联结构。系统由n个元器件所组成，任一个元件的失效都会引起整个系统的失效，这样的结构叫做串联结构

l         并联结构。系统由n个元器件组成，当n个元件全部失效后，整个系统才失效，这样的结构叫做并联结构。

需要注意的是，可靠性结构的串，并联与电路结构的串，并联不同。以LC并联谐振网络为例，它的可靠性结构应该是一个串联结构，只要L,C之中一个元器件失效，电路就会停止工作。电子元器件的特点是，并联会使参数发生改变，其中任一个元器件失效，电路的外部特性都会发生变化。所以，电子产品的可靠性并联结构一般是指整机的并联，多用于军事系统或有很高可靠性引起的系统中。

对于一般民用电子产品，它的可靠性结构是一个全部元器件的串联系统。

4.平均无故障工作时间（MTBF）

对于电子整机的可靠性，用平均无故障工作时间（mean time of between failures,MTBF）来定量评价。民用消费类电子产品的MTBF，一般表示从产品出厂到第一次发生故障的平均工作时间；工业电子产品的MTBF，一般表示在两次故障之间的平均工作时间。对于电子元器件来说，发生故障（失效）就意味着它的寿命结束。所以，电子元器件的MTBF就是它的寿命周期。现在，国内外的电子行业都已经把MTBF作为定量评价产品质量的主要标准之一。

     R(t)=R₁(t)R₂(t)……R_n(t)=e^{-(λ1+λ2+……λn)t}

 MTBF=∫R(t)dt=∫e^{-(λ1+λ2+……λn)t}dt=1/(λ₁+λ₂+…λ_n)

其中，λ_i表示各个元器件的失效率。不同种类，不同厂家生产的元器件，λ_i的数值不同；n为整机所用的元器件的总数。

原电子工业部可靠性研究所长期以来对国产电子产品的可靠性做了大量的分析研究，统计了很多厂家元器件的失效率λ_i的数值并定期公开发表。但是，由于我国的电子工业的平均水平还比较落后，对不同元器件的失效率很难统计完全。作为电子工程技术人员，不仅应该设计产品时尽量查询这方面的资料和数据，还可以根据上面的公式掌握几个最基本的原则。

1)       由于λ_i总是正数（元器件不可能永远不损坏，不可能越用越好），因此，所使用的元件数目越多（n越大），整机的可靠性就越低，其MTBF就越短。应该可能采用集成化的元器件，减少整机中元器件的数目，简化电路结构。

2)       为了提高整机的MTBF指标，要尽量选用失效率比较低的元器件，虽然具体λ_i的数值很难的到，但选用符合国家质量标准的元器件显然会更好一些。在研制电子产品时，要尽量避免使用非标准的或自制的元器件。

3)       由于制造工艺过程特别是生产印制电路板和装配焊接的过程都很难免出现失误，通常也设定了这些工艺过程的失效率。因此，焊点的数目越多，焊接的技术越差，则整机的MTBF就必然变差。

除了MTBF之外，考察工业电子产品质量的另一个参数是有效度，这就涉及到它的可维修性。可维修性是指每次发生故障后所用的平均维修时间，显然，对于整机结构优良的产品，可维修性越好，平均维修时间越短，它的有效度就越高。