durée de vie des composants électroniques

[roro1]

bonjour
quels sont les composants éléctroniques qui ont une durée de vie et quelle est cette durée de vie si possible?
merci

[f6bes]

Envoyé par rabih

bonjour
quels sont les composants éléctroniques qui ont une durée de vie et quelle est cette durée de vie si possible?
merci

Bjr Rabih....
"quel sont les composants qui ont une durée de vie": TOUS !!
Manque de "clarté " !! Faudrait préciser ta pensée !!

"durée de vie": Dépend essentiellement de leur durée d'utilisation.
Mais c'est comme dans la vie, certains "partent" avant les autres !

Cordialement

[Chimimic]

Bonjour Rabih,

très variable selon la qualité de fabrication, selon les conditions de stockage et d'utilisation. Certains composants (condensateurs chimiques polarisés et transistors RF MOSFET par exemple) peuvent vieillir plus vite quand ils ne sont pas utilisés. La température ambiante, ainsi que le nombre de mise en / hors fonctionnement, sont des élements qui ont une grande incidence sur la durée de vie des composants. Et ce ne sont que quelques aspects parmi d'autres.

Cordialement.

[HULK28]

Salut,

en général on trouve dans les datasheets une appellation "MTBF" (Mean Time Between Failures" qui est le temps moyen entre 2 pannes.

Cette caractéristique est essentielle lorsqu'on projette une durée de vie moyenne d'un équipement puisque elle repose forcément sur le maillon le plus faible.
Les condensateurs comme le dit Chimimic possèdent un MTBF très variable d'un fabricant à l'autre et d'une technologie à l'autre, le prix va de pair en général.

[roro1]

Envoyé par Chimimic

Bonjour Rabih,

très variable selon la qualité de fabrication, selon les conditions de stockage et d'utilisation. Certains composants (condensateurs chimiques polarisés et transistors RF MOSFET par exemple) peuvent vieillir plus vite quand ils ne sont pas utilisés. La température ambiante, ainsi que le nombre de mise en / hors fonctionnement, sont des élements qui ont une grande incidence sur la durée de vie des composants. Et ce ne sont que quelques aspects parmi d'autres.

Cordialement.

bonjour
à partir de ta reponse on peut dire que les condensateurs chimiques polarisés et transistors RF MOSFET peuvent vieillir plus vite quand ils ne sont pas utilisés, d'une autre terme il faut toujours rester l'éléctricité appliquer sur les appareils électroniques pour que les condensateurs et les MOSFET vivent longtemps?
merci

[Verneuil]

Bonjour,
Notre prof de maths nous a dit que la durée de vie d'un composant électrique suit une loi exponentielle (c'est la même courbe que pour la désintégration des atomes radioactifs!) car il y a un effet dit "sans mémoire". Que le composant ait fonctionné 1000H ou qu'il soit neuf, c'est pareil, il a autant de chances de claquer au bout d'un temps donné.
Exemple : Soient deux composants, un qui a marché 1000H et l'autre qui est neuf. La probabilité que le composant claque au bout de...disons 1000 autres heures est la même :
prob(il claque au bout de 1000H de plus sachant qu'il a déja marché 1000H) = prob(il claque 1000H après son achat).
Mais je suis d'accord que cette loi ne marche pas pour les condensateurs, qui vieillissent. Par contre un circuit intégré ne vieillit (à priori) pas : un transistor marche, même s'il a été rangé dans un tiroir pendant de nombreuses ànnées (à priori, du moins...)
Voila,
A+

[Chimimic]

Bonjour à tout le groupe,

par expérience, les composants sensibles (circuits intégrés CMOS, transistors FET et transistors RF de puissance MOSFET pour ne citer qu'eux) vieillissent mal quand ils sont stockés pendant une longue période (plus de 5 ans) hors protection électrostatique, et d'autant plus qu'ils se trouvent dans un environnement riche en RF (ce qui est le cas d'une grande partie des composants utilisés dans l'entreprise où je travaille). Cela peut paraître une évidence pour certains et une abhération pour d'autres, mais le conditionnement d'origine (fourni par le fabricant) doit être conservé jusqu'à utilisation des composants. Même si ça prend plus de place dans les tiroirs.

Par contre, jamais eu de soucis particulier (entendez répétitif) avec les autres composants, style CI TTL, transistors bipolaires, LEDs, etc.

Bonne journée à tous,
cordialement.

[jiherve]

Bonsoir
Pour les circuits intégrés numérique la durée de vie est grosso modo une fonction de la finesse de gravure!
La barre des <10 ans a été franchie avec le 100nm, pour mémoire le 5µ c'est plus de 100 ans.

Pour les électrochimiques plus leur capacité est grande et plus petit le boitage moins grande la durabilité (< 2000H) , cela explique d'ailleurs pas mal de pannes de PC!
JR

[alex.com]

salut,

la durée de vie des composants est très subjectives :
qu'enttend-t-on par durée de vie ?

- la dure de vie d'un ensemble ou arrangement de composant?
- la durée de vie theorique d'un composant seul ?

les durées de vie MTBF sont souvent estimées en vieillissement acceleré simulé, donc...sa peut etre plus ou moins précis à quelques %.
en general si le composant est bien utilisé, qu'il n'est pas soumis à des grandeurs physiques qu'il ne saurait absorber, la durée de vie est bien au dela de l'obsolescence du produit qu'il integre.

un composant avec organes chimiques ou organiques aura une durée de vie plus courte qu'un composant "fossile" au silicium, metal, carbone ou autre matériaux minéral s'ils ne sont soumis à la corrosion.

la corrosion en theorie ne peut abimer le composant si ce dernier à bien été conçu et fabriqué.

ainsi une resistance low cost derivera plus vite qu'un modele metal au process de production maitrisé. (la resistance augmente de valeur)

selon l'utilisation (HF entre autre), F6bes confirmera, les phenomenes qui apparaissent dans les atomes constituant une jonction peuvent la fragiliser prématurément par rapport à un homologue integré dans un systeme plus calme...les diodes ou transistor de puissance des emetteurs radio sont changés regulierement pour cette raison (alors qu'en principe on excede pas les specs de la datasheet)

pour ma part, je dirais que les condos chimiques sont les betes à la durée de vie la plus courte (quelque soit les conditions d'utilisation), à cause de leur electrolyte qui perd de sont pouvoir "de stockage" avec le temps et les sollicitudes.

Pour le reste, une structure bien conçues constituée de composants de qualités pourra durer plusieurs dizaine d'années.

- les systemes d'injection des mercedes, maserratti et autre de 1955 tournent toujours
- des vieux "transistor" radiola des années 60 fonctionnent toujours.
- des consoles genre atari ou nintendo des années 80 fonctionnent toujours
- certaines cartes mere de PC haut de gamme genre goupil MO5 ou X186 qui ont 20 ans et plus fonctionnent toujours.
sans compter les innombrables systemes audio vintage accumulant les 3 décénies...

par contre des camescopes ou systeme portatifs récent sont HS parcequ'ils integrent des composants merdiques, moins cher, mais qui font que chacun peut acceder à l'excellence technologique.

[annjy]

Envoyé par Verneuil

Bonjour,
Notre prof de maths nous a dit que la durée de vie d'un composant électrique suit une loi exponentielle (c'est la même courbe que pour la désintégration des atomes radioactifs!) car il y a un effet dit "sans mémoire". Que le composant ait fonctionné 1000H ou qu'il soit neuf, c'est pareil, il a autant de chances de claquer au bout d'un temps donné.
.............

bonsoir,
pas tout à fait d'accord

Pour la durée de vie des composants (ou des systèmes) en électronique professionnelle, on entend souvent parler d'une courbe de défaillance en forme de baignoire.
- dans un premier temps, défauts relativement importants , décroissant rapidement.
on parle alors de pannes de jeunesse. Ces défauts sont dus principalement à des imperfections de fabrication des composants. (Il existe des méthodes pour trier et éliminer les défaillants: (ex: cycles de température et/ou vibrations)
- ensuite, stabilité du produit, peu de défauts
- dans un troisième temps, remontée du nombre de défauts, due au vieillissement de certains composants (condensateurs chimiques par exemple) .

Ceci suppose que les composants ne sont pas soumis à des "stress" qui déassent les limites autorisées par le constructeur.

Cordialement
JY

[HULK28]

Tiens ça me fait penser que j'ai rencontré il y a 15 ans environ un cas bien particulier de défaillance dont un grand Monsieur de la puissance (Pierre A. de chez Motorola) m'a donné la réponse à l'époque.

Nous avions fait une "barrière" à saumons, pour le CNRS, qui consistait à confiner dans des zones certaines espèces pour mieux les étudier.
Le principe en gros était assez similaire à une barrière à vaches sauf que là le courant circulait directement dans l'eau.
La fréquence était de quelques Hertz avec un courant pulsé de l'ordre de 20A.

Le système consistait à injecter ce courant au travers d'un transfo qui était commandé par un transistor bipolaire de puissance (Semikron), le secondaire de ce transfo produisant la HT adéquate.

Le soucis était le suivant, tout les 12 mois environ le système tombait en panne sans raison particulière (utilisation normale, pas de surchauffe, pas de surtension ou de surcharge), mais à chaque fois c'était le bipolaire qui lâchait.

Après analyse, recalcul de l'étage, sélection rigoureuse des composants, etc le phénomène était régulier à la semaine près...

Un jour je suis allé à un seminaire et je confie mon problème à ce spécialiste et il me dit "c'est tout à fait normal".

Il m'explique que quelques semaines auparavant il a publié un article sur ce phénomène qu'il a baptisé "fatigue thermique" des semi-conducteurs.

Le principe est en gros le même que pour le trombone que l'on tord et qui après avoir subit x torsions se casse en deux.
Dans le cas du transistor, la faible fréquence de travail va fragiliser ou plutôt fatiguer la structure même du silicium et de son environnement qui va finir par se dénaturer.
Pourqoi?
On pourrait dire que c'est la mémorisation des contraintes subies par un ensemble, un peu comme dans le cas du trombone que l'on traumatise.
Les variations d'énergies dissipée par le composant en interaction entre la puce, la métallisation face arrière, les connexions de sortie avec le boitier, les soudures, etc vont être des facteurs agravants au phénomène en question.
Les différentes natures des constituants métalliques vont subirent différemment les énergies en jeux.
Les transistors de puissance BF bipolaires ont une liaison puce-accès réalisée en fils d'aluminium ou d'aluminium-magnésium pour les fils de diamètre inférieur à 400µm.
Sous l'influence des forts courants exercés par la charge, les matériaux se dilatent à un rythme qui va mécaniquement influencer les structures de liaison et par cette action répétitive va "fatiguer" le composant de manière irréversible.
Ainsi le risque de rupture est quasiment calculable et en tout cas prévisible.

Depuis, cet aspect est devenu essentiel dans l'élaboration des nouvelles structures de semi-conducteurs de puissance, et les fabricants utilisent des matériaux mieux adaptés et des soudures dites "souples" afin de palier et de retarder ce phénomène.

Voilà, je voulais vous faire partager cette expérience qui montre où peut se cacher une durée de vie prématurée dans un composant de puissance alors que rien à priori ne ferait penser à ce phénomène.

En tout cas cela illustre que les domaines qui touchent l'électronique sont vastes et ne se cantonne pas à l'électricité seule.
La connaissance d'autres disciplines permet de mieux appréhender et de voir certains problèmes avec un autre angle comme ici avec la thermo-dynamique des matériaux.

[alex.com]

Bizare effectivement HULK, ce doit bien etre lié à la techno meme du transistor que tu avais !

si on prend en exemple les TV, bon nombre de BU de decoupage ligne survivent plusieurs années au 15625 coup par secondes dans lesquel il passe de l'état saturé avec un courant i voisin de l'ampere à l'état bloqué en maintenant des pics de l'ordre du kV.

ou meme simplement les alim à decoupage, le chimique du 300V est dead bien avant le malheureux transistor de decoupage (si il a vécu une vie normale sans péripéties).

comme quoi la technologie du composant peut influer, mais là pour anticiper, comme tu le dis, faut des connaissance en physique, thermique voire meme quantique et nucléaire. l'éléctronique est une science exacte si l'on maitrise toute les branches de la physique à laquelle elle se rapporte ! (ce qui n'est pas mon cas !)

[HULK28]

Attention le phénomène dont je parle n'est effectif qu'à (très)basses fréquences, au delà de quelques centaines de Hertz celui-ci devient quasi inexistant.

[alex.com]

en faites donc sa serait les infra vibrations qui seraient fatales dans ton cas .

[trebor]

Bonjour,
Je pense ( avis personnel ) qu'en très basse fréquence, lorsqu'un transistor alimente le circuit primaire d'un transfo, dans cette condition particulière, la force contre électromotrice ( fcem ) du primaire du transfo est maximum ( atteint son pic ), puis disparaît avant que la jonction C-E du transistor soit coupée, ce qui provoque au moins deux effets et voire plus :

1. Une intensité C-E plus importante car absence de fcem du primaire (après le pic).

2. De produire une tension induite (self induction) plus importante dans le circuit primaire du transfo, ce que n'apprécie pas le transistor.

Dans les pannes répétitives du circuit de la clôture pour les vaches, le transistor ( je suppose NPN ) avait quel défaut ?
Coupure C-E ou court-circuit ou autres anomalies, ce transistor avait-il toujours le même défaut ?

Pour les condensateurs électrochimique qui ont plus de 20 ans et qui fonctionnent toujours, cela peut s'expliquer par la taille des composants plus gros que ceux actuellement utilisés suite à la miniaturisation de tous les équipements électroniques.
Je ne pense pas que les appareils électroniques actuels fonctionneront encore dans 20 ans, ils ne sont d'ailleurs pas fabriqués pour cela.
Je suis d'avis que les condensateurs chimiques sont plus sensibles, mais les chocs thermiques et mécaniques (vibrations) ainsi que l'humidité et la poussière sont néfastes aux composants électroniques.
A+

[HULK28]

Non, le principe est ici différent, le transistor est commandé en impulsions de courants, la self primaire du transformateur est alimenté par T et produit donc des pics de courant de l'ordre de 800µs toute les 70ms environ.

Lorsque T se bloque, il existe bien une surtension sur le bobinage mais le réseau d'aide à la commutation ainsi que le circuit de protection (snubber) font leurs offices pour protéger le transistor.

D'ailleurs même en surdimensionnant le transistor au niveau de sa tenue en tension par un facteur 10, le résultat était strictement le même.
Si tu as lu ce que j'ai expliqué dans mon précédent post, le soucis ne venait pas de là donc surdimensionner quoique ce soit n'aurait rien changé du tout.

Sinon les défauts étaient toujours les mêmes, C-E en circuit ouvert ou court-circuit C-E.
Nous avions décapsulé les TO-3 et vu que les fils reliant la puce aux terminaisons de puissance étaient rompus nets sur certains (d'où le C-E en circuit ouvert) et sur d'autres la puce était décollée du boitier (d'où le court-circuit C-E dû à la désolidarisation de la puce avec le fond du boitier et donc de fait du dissipateur).
Ce qui confirmait bien l'étude du chercheur de chez Motorola.
Les liaisons entre les différentes structures étaient le maillon faible dans ce type d'utilisation.
La température est un critère aggravant bien entendu comme vous l'aurez compris mais omniprésent dans un contexte de puissance.

Pour être complet je vous livre une formule empirique que Motorola a établie à l'usage des tarnsistors de puissance utilisés en régime d'impulsion et qui permet d'évaluer le nombre de cycles avant apparition d'un défaut:



Pour des puces comprises entre 10mm² et 40mm² et pour 40°C<Tj<100°C

On obtient:

Pour --> N=60K cycles
Pour --> N=750Kcycles

Exemple ayant permis d'évaluer la formule (donné par Motorola à l'époque)

Une commande de laser de 1000W pendant 100µs toutes les secondes, avec un BUS48P, ce qui donne un nombre de cycle de 500K soit 140h! avant défaut.
Ce qui est très faible par rapport à la durée de vie prévisible d'un transistor de puissance sous puissance continue et fonctionnant à température stabilisée de dont je vous rappelle le principe de calcul:

la durée de vie devient:

Pour le silicium
si on prend la loi d'Arrhenius pour le silicium: double tous les 10°C, soit


Soit un MTBF d'environ 5 000 000 d'heures (60% des produits sont morts à 5 000 000 d'heures).

On voit bien la différence et toute l'ampleur du phénomène évoqué précédemment.