电子元器件是电子电路和设备的组成基础，其良好的性能参数和可靠性决定高层系统的功能实现及稳定工作。电子元器件工程种类繁多，是一项包含研发、生产、使用的复杂工程。
本书从可靠性科学的发展入手，引出可靠性的概念，然后详细讨论可靠性数学、可靠性试验等内容，由失效分析引出电子元器件的可靠性物理，接下来重点论述电子元器件工程的内容和电子元器件在电路中的可靠性应用两大部分，然后讲述可靠性管理，最后给出目前可靠性应用的实例。
本书的理论内容立足于专业基础，包括半导体物理、理论物理等，并结合数理统计等数学工具，能够为从事电子元器件可靠性相关工作的科研人员提供参考；本书的应用部分，兼具实用性强和时效性强的特点，立足于目前电子元器件市场，图文并茂，使读者了解电子元器件的种类、使用特点和可靠性应用等内容，并学会如何安全可靠地使用电子元器件；本书是高等院校电子信息类专业的教材，也可为从事电路设计、电器维修和电子元器件销售等工作的工程行业从业人员提供帮助。

本书的理论内容立足于专业基础，包括半导体物理、理论物理结合数量统计等数学基础，能够为从事此工作的科研人员提供参考；本书的应用部分，使用性强，立足于目前电子元器件市场，图文并茂，帮助使用者了解电子元器件的种类、使用特点和可靠性应用等内容，可以帮助读者安全可靠地使用电子元器件，为从事电路设计、电器维修和电子元器件销售等工作的工程师提供参考书。

随着新的应用领域和场景不断涌现并快速演化，电子元器件行业在过去十年发展迅速，如今，我国已经成为全球重要的新能源汽车电池、手机和家用电器等消费电子产品的重要生产基地。
为了使学习电子元器件可靠性的读者了解当下最热门的可靠性应用领域：新能源汽车电池、IC卡和AI芯片，以及了解电子元器件用于这些新场景的可靠性问题，编者在编写本书时，加入了这些新领域的可靠性应用实例。
本书共9章：第1章从可靠性科学的发展入手，引出可靠性的概念；第2章详细讲解了可靠性数学，重点讨论了威布尔分布规律及其应用方法；第3章讨论了抽样理论、筛选试验、寿命试验等内容；第4章由失效分析引入可靠性物理，建立电子元器件失效的物理机理；第5章对电阻器、电容器、连接类器件、磁性元件等的可靠性进行了介绍和分析；第6章给出了化学电源和物理电源、防护元件的可靠性及电子元器件在安装、运输、储存和测量等方面的可靠性问题；第7章讲述了电子元器件在电路中遇到的各种应力，如浪涌、噪声、辐射和静电等，然后给出电路板中电子元器件的布局原则，最后讨论提高电子元器件在电路中可靠性应用的方法；第8章介绍可靠性管理、可靠性生产、可靠性保证等内容；第9章通过应用实例，讲述新能源汽车电池、IC卡和AI芯片的可靠性问题。
本书是高等院校电子信息类专业的教材。本书希望为从事可靠性工作的科研人员，以及为从事电路设计、电器维修和电子元器件销售等工作的工程行业从业人员提供学习电子元器件的基本知识、使用特点和可靠性应用等内容，使读者通过学习如何安全可靠地使用电子元器件，了解电子元器件在新应用领域的可靠性知识，跟上时代的发展步伐。
鉴于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者提出宝贵的意见和建议。
王守国
2024年12月

王守国，1994年本科毕业于西北大学，后攻读硕士和博士，毕业后留校西北大学工作至今，任电子科学与技术专业教师，先后主讲《半导体陶瓷材料与器件》《微电子器件与电路可靠性》《MOS器件原理》《模拟集成电路设计》等课程。本书的作者具有从事电子元器件工程项目20多年的工作经验，熟悉本专业工程的特点，具有大量的一手资料和实物。

前言
第1章概述1
1.1可靠性发展1
1.1.1国外可靠性发展1
1.1.2我国可靠性发展4
1.1.3可靠性发展的阶段5
1.2质量观与可靠性概念5
1.2.1当代质量观5
1.2.2可靠性的定义6
1.2.3经济性和安全性8
1.3可靠性工作的内容9
1.3.1元器件工程9
1.3.2可靠性工作内容9
1.3.3可靠性数学10
1.3.4可靠性物理11
1.3.5可靠性工程11
1.3.6可靠性设计和可靠性预计12
1.3.7可靠性试验12
1.3.8教育交流12
习题12
第2章可靠性数学13
2.1可靠性数学的重要性13
2.1.1可靠性问题的复杂化13
2.1.2电子元器件失效的概率性14
2.2可靠性数据的收集14
2.3可靠性基本术语和主要特征量16
2.3.1可靠度R或可靠度函数R(t)16
2.3.2失效概率或累积失效概率F(t)16
2.3.3失效率与瞬时失效率λ(t)17
2.3.4失效密度或失效密度函数f(t)18
2.3.5寿命18
2.3.6总结20
2.4电子元器件的失效规律20
2.4.1浴盆曲线20
2.4.2早期失效期21
2.4.3偶然失效期21
2.4.4耗损失效期21
2.5威布尔分布及其概率纸的结构和用法22
2.5.1威布尔分布函数22
2.5.2威布尔概率纸26
2.5.3威布尔概率纸的应用27
2.6指数分布偶然失效期的失效分布32
2.7正态分布或高斯分布33
2.7.1正态分布规律33
2.7.2失效率的状态分布33
2.7.3正态分布概率纸35
2.8计算机威布尔概率纸的构造及软件分析法38
习题41
第3章可靠性试验43
3.1可靠性试验的意义43
3.1.1可靠性试验的目的与内容43
3.1.2可靠性试验的分类44
3.1.3用于可靠性试验的失效判据49
3.1.4用于可靠性试验的技术标准50
3.2抽样理论及抽样方法51
3.2.1抽样检验的理论基础52
3.2.2抽样的特性曲线54
3.2.3抽样方案及程序55
3.3可靠性筛选试验59
3.3.1可靠性筛选的种类59
3.3.2筛选方法的评价60
3.3.3筛选方法的理论基础61
3.3.4几种常见可靠性筛选试验的作用原理及条件65
3.3.5筛选项目及筛选应力的确定原则67
3.3.6筛选应力大小及筛选时间的确定68
3.3.7失效模式与筛选试验方法的关系69
3.3.8几种典型产品的可靠性筛选方案介绍71
3.4失效分布类型的检验73
3.4.1分布拟合流程73
3.4.22检验法74
3.4.3K-S检验法75
3.5指数分布情况的寿命试验77
3.5.1试验方案的确定78
3.5.2寿命试验数据的统计分析点估计和区间估计81
3.6恒定应力加速寿命试验86
3.6.1加速寿命试验的提出86
3.6.2加速寿命试验的理论基础87
3.6.3加速寿命试验方案的考虑90
3.6.4加速寿命试验的数据处理91
3.6.5加速系数的确定96
3.7电子元器件失效率鉴定试验97
3.7.1置信度与失效率97
3.7.2试验方案的要求97
3.7.3失效率试验程序98
习题102
第4章可靠性物理103
4.1失效物理的基础概念103
4.1.1失效物理的目标和作用103
4.1.2材料的结构、应力和失效104
4.2失效物理模型和应用107
4.2.1失效物理模型107
4.2.2失效物理的应用110
4.3氧化层中的电荷112
4.3.1电荷的性质与来源112
4.3.2对可靠性的影响114
4.3.3降低氧化层电荷的措施115
4.4热载流子效应115
4.4.1热载流子效应对器件性能的影响115
4.4.2电荷泵技术117
4.4.3退化量的表征119
4.4.4影响因素119
4.4.5改进措施120
4.5栅氧击穿120
4.5.1击穿情况120
4.5.2击穿机理122
4.5.3击穿的数学模型与模拟123
4.5.4薄栅氧化层与高场有关的物理/统计模型123
4.5.5改进措施125
4.6电迁移125
4.6.1电迁移原理125
4.6.2影响因素127
4.6.3失效模式128
4.6.4抗电迁移措施129
4.6.5铝膜的再构129
4.6.6应力迁移129
4.7与铝有关的界面效应130
4.7.1铝与二氧化硅130
4.7.2铝与硅130
4.7.3金与铝132
4.8热电效应133
4.8.1热阻133
4.8.2热应力134
4.8.3热稳定因子134
4.8.4二次击穿136
4.9CMOS电路的闩锁效应136
4.9.1物理过程137
4.9.2检测方法138
4.9.3抑制闩锁效应的方法138
4.10静电放电损伤139
4.10.1静电的来源140
4.10.2损伤机理与部位140
4.10.3静电损伤模式140
4.10.4静电损伤模型及静电损伤灵敏度141
4.10.5防护措施142
4.11辐射损伤142
4.11.1辐射来源142
4.11.2辐照效应143
4.11.3核电磁脉冲损伤143
4.11.4抗核加固144
4.12软误差144
4.12.1产生机理144
4.12.2临界电荷145
4.12.3改进措施145
4.13水汽的危害146
4.13.1水汽的来源与作用146
4.13.2铝布线的腐蚀146
4.13.3外引线的锈蚀147
4.13.4电特性退化147
4.13.5改进措施147
4.14失效分析方法148
4.14.1失效分析的目的和内容148
4.14.2失效分析程序和失效分析的一般原则149
4.14.3常用微观分析设备概述152
4.14.4电子元器件的失效机理及其分析简述154
习题155
第5章基础元器件的可靠性156
5.1电阻器和电位器、保险电阻的可靠性156
5.1.1电阻器156
5.1.2电位器162
5.1.3熔断电阻器164
5.1.4电阻器与电位器的可靠性设计165
5.1.5电阻器与电位器的失效机理与分析167
5.2电容器的可靠性173
5.2.1常用的电容器173
5.2.2可靠性应用184
5.2.3电容器的可靠性设计187
5.2.4电容器的失效机理与分析188
5.3连接类器件的可靠性195
5.3.1连接器195
5.3.2继电器198
5.3.3连接类器件的失效机理与