通俗地說，電子產(chǎn)品的可靠性是指它的有效工作壽命。不能完成功能的產(chǎn)品，就談不到質(zhì)量；同樣，可靠性差，經(jīng)常損壞的產(chǎn)品，也是不受歡迎的。
1. 壽命
電子產(chǎn)品的壽命，是指它能夠完成某一特定功能的時間，是有一定規(guī)律的。在日常生活中，電子產(chǎn)品可以從三個角度來認(rèn)識。
第一， 產(chǎn)品的期望壽命，它與產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)過程有關(guān)。原理方案的選擇，材料的利用，加工的工藝水平，決定了產(chǎn)品在出廠時可能達(dá)到的期望壽命。例如，電路保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計，品質(zhì)優(yōu)良的元器件，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳a(chǎn)加工和縝密的工藝管理，都能使產(chǎn)品的期望壽命加長；反之，會縮短它的期望壽命。
第二， 產(chǎn)品的使用壽命，它與產(chǎn)品的使用條件，用戶的使用習(xí)慣和是否規(guī)范操作有關(guān)。使用壽命的長短，往往與某些意外情況是否發(fā)生有關(guān)，例如，產(chǎn)品在使用的時候，供電系統(tǒng)出現(xiàn)意外情況，產(chǎn)品受到不能承受的震動和沖擊，用戶的錯誤操作，都可能突然損壞產(chǎn)品，使其使用壽命結(jié)束。這些意外情況的發(fā)生是不可預(yù)知的，也是產(chǎn)品在設(shè)計階段不予考慮的因素。
第三， 產(chǎn)品的技術(shù)壽命。IT行業(yè)是技術(shù)更新?lián)Q代最快的行業(yè)。新技術(shù)的出現(xiàn)使老產(chǎn)品被淘汰，即使老產(chǎn)品在物理上沒有損壞，電氣性能上沒有損壞，也失去了存在的意義和使用的價值。例如，十幾年前生產(chǎn)的計算機，也許沒有損壞，但其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置已經(jīng)不能運行今天的軟件。IT行業(yè)公認(rèn)的摩爾（Gordon Moore）定律是成立的。
從理論分析的角度來講，壽命是定量表征電子元器件可靠性的一個物理量。由于可靠性是一統(tǒng)計的概念，因此，在某一個特定電子元器件個體發(fā)生失效之前，難以表明其確切的壽命值，但在明確了某一批電子元器件的失效率λ（t）特征后，就能夠獲得表征其可靠性的若干壽命參量，如平均壽命，可靠壽命，中位壽命，特征壽命等。
（1） 平均壽命
平均壽命μ是最常用的一種壽命特征量，是指一批電子元器件產(chǎn)品壽命的平均值。從數(shù)理統(tǒng)計的觀點，它是壽命的數(shù)學(xué)期望值。電子元器件這類產(chǎn)品術(shù)語不可修復(fù)型產(chǎn)品，它們的平均壽命是指產(chǎn)品在是失效前的工作或儲存時間的平均值，通常用MTTF(mean time to failure)表示。
如果一直通體的失效分布密度f（t），則可得到總體平均壽命的表達(dá)式
μ＝∫0∞tf(t)dt
如果被檢的電子元器件產(chǎn)品的失效分布規(guī)律服從指數(shù)分布，即F（t）＝1－e－λt,則
f（t）＝F‘（t）＝λe－λt
平均壽命可表示為
μ＝∫0∞tf(t)dt=1/λ
由此可知：當(dāng)產(chǎn)品失效屬于指數(shù)分布的情況，其平均壽命與失效率之間為倒數(shù)關(guān)系。
（2） 可靠壽命
可靠壽命TR是指一批電子元器件產(chǎn)品的可靠度R（t）下降到r時所經(jīng)歷的工作時間。TR的值可由R（TR）=r求解。假如該產(chǎn)品的失效分布服從指數(shù)分布規(guī)律，則
R（TR）＝e－λTR＝r
即可求得TR如下：
TR＝－㏑r/λ
(3)中位壽命
中位壽命T0.5指產(chǎn)品的可靠度R（t）降為50%時的可靠壽命，即
R(T0.5)=F(T0.5)=50%
對于指數(shù)分布情況，可得
T0.5＝－㏑0.5/λ
(4)特征壽命
特征壽命T0.368是指產(chǎn)品的可靠度R（t）降為1/e時的可靠壽命。
T0.368＝－㏑0.368/λ＝1/λ,R(T0.368)=1/e,R(1/λ)=1/e
(5)壽命試驗
壽命試驗是指評價分析產(chǎn)品壽命特征量的試驗。它是指在試驗室中模擬實際工作狀態(tài)或儲存狀態(tài)，投入一定量的樣品進(jìn)行試驗，記錄樣品數(shù)量，試驗條件，失效個數(shù)，失效時間等，進(jìn)行統(tǒng)計分析，從而評估產(chǎn)品的可靠性特征值。
壽命試驗以試驗項目來劃分，可分為長期壽命和加速壽命試驗，長期壽命試驗有可以分為長期儲存壽命和長期工作壽命試驗；從數(shù)據(jù)處理的角度來分，則可分為定時截尾（試驗達(dá)到規(guī)定時間就停止）試驗和定數(shù)截尾（試驗達(dá)到規(guī)定的失效數(shù)就停止）試驗。
（1）長期儲存壽命試驗
儲存壽命試驗是指模擬電子產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下處于非工作狀態(tài)時，評價其存放壽命的試驗。試驗周期在1000h以上的稱為長期儲存壽命試驗。環(huán)境條件要根據(jù)使用情況來定。我國疆域遼闊，環(huán)境條件差別很大，所以在確定環(huán)境條件時，一定要了解用戶對器件使用環(huán)境的要求。由于儲存試驗是處于非工作狀態(tài)，一般失效率較低，壽命較長，需要抽出較多的樣品進(jìn)行較長的時間來做試驗，周期長達(dá)3～5年或更長。通過試驗所積累的數(shù)據(jù)，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量，預(yù)測產(chǎn)品的可靠性是很有價值的。
(2)長期工作壽命試驗
工作壽命試驗是指模擬電子產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下，加上負(fù)荷使之處于工作狀態(tài)時，評價其工作壽命的試驗。試驗周期在1000h以上的稱為長期工作壽命試驗。
工作壽命試驗又可分為連續(xù)工作壽命和間斷工作壽命試驗。前者又可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種工作壽命試驗。靜態(tài)工作壽命試驗，用于評價產(chǎn)品在額定應(yīng)力下工作的可靠性，在規(guī)定的室溫條件下，對期間施加最大耗散功率，分別在240h、480h、1000h、2000h、3000h、4000h、5000h測量器的電參數(shù)。動態(tài)工作壽命試驗則是模擬器件實際工作狀態(tài)的試驗。
（3）加速壽命試驗
加速壽命試驗是指采用加大應(yīng)力的方法促使樣品在短期內(nèi)失效，以預(yù)測在正常工作條件或儲存條件下的可靠性，但不改變受試樣品的失效分布。
當(dāng)前，電子元器件的發(fā)展極快，表現(xiàn)在技術(shù)更加新穎，功能更加復(fù)雜，使用環(huán)境更加苛刻，可靠性要求更高，從可靠性的角度出發(fā)，仍沿用傳統(tǒng)的可靠性實驗方法，特別是對高可靠，長壽命的微電子器件已不可能，解決的方法只有采用加速壽命試驗。
通過加速壽命試驗可達(dá)到以下目的：
l 在較短的時間內(nèi)，對高可靠器件的可靠性水平進(jìn)行評估，可用外推法加速預(yù)測在規(guī)定條件下的失效率；
l 在較短的時間內(nèi)，對器件可靠性設(shè)計，工藝改進(jìn)和可靠性增長的效果進(jìn)行評價；
l 在較短的時間內(nèi)，加速暴露器件的失效模式和機理，從而可正確地制定失效判據(jù)和篩選條件。
2.失效率
對于電子元器件來說，若壽命結(jié)束，則叫做失效。電子元器件在任一時刻具有正常功能的概率用可靠度函數(shù)R（t）來描述：
R(t)=e-∫λ(t)dt
其中，λ(t)是電子元器件的失效率函數(shù)。
這里從理論上進(jìn)一步的分析。假設(shè)電子整機產(chǎn)品在生產(chǎn)之前，已經(jīng)對所用的元器件進(jìn)行了使用篩選，元器件的失效率是一個小常數(shù)λ，則它的可靠度為
R(t)=e-λt
其預(yù)期的壽命計算公式為
F(t)=∫R(t)dt=∫e-λtdt=1/λ
必須指出，元器件的電氣規(guī)格參數(shù)指標(biāo)與其性能穩(wěn)定可靠是不同的概念，兩者之間并沒有直接的聯(lián)系。規(guī)格參數(shù)良好的元器件，它的可靠性不一定高；相反，規(guī)格參數(shù)差一些的元器件，其可靠性也不一定低。電子元器件的大部分規(guī)格參數(shù)都可以通過儀表立即策略處理；但是它們的可靠性和穩(wěn)定性，缺必須經(jīng)過各種可靠性試驗，或者大量（或長期）的使用之后才能判斷出來。
電子元器件的失效率數(shù)據(jù)，可以通過對它的可靠性試驗求得：
λ＝失效率＝失效數(shù)/使用總數(shù)x使用時間
失效率的常用單位是“Fit”(1Fit=10-9/h),一百萬個元器件工作一千小時有一個失效，就叫做1Fit。失效率越低，說明元器件的可靠性越高。
電子元器件的失效一般還可以分成兩：一類是元器件的電氣特性參數(shù)消失，如二極管被擊穿短路，電阻因超載而燒斷等。這種失效引起的整機故障一般叫做“硬故障”，另一類是隨著時間的推移或工作環(huán)境的變化，元器件的規(guī)格參數(shù)發(fā)生改變，如電阻器的阻值變大或變小，電容器的容量減小等，這類失效的整機故障一般稱為“軟故障”。軟故障是比較難于排除的整機故障。
3.電子整機的可靠性的整機故障
電子整機產(chǎn)品是許多元器件按照一定的電路結(jié)構(gòu)組成的。同樣，整機的可靠性取決于元器件的壽命及其可靠性結(jié)構(gòu)。
最常見的可靠性結(jié)構(gòu)有串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
l 串聯(lián)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由n個元器件所組成，任一個元件的失效都會引起整個系統(tǒng)的失效，這樣的結(jié)構(gòu)叫做串聯(lián)結(jié)構(gòu)
l 并聯(lián)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由n個元器件組成，當(dāng)n個元件全部失效后，整個系統(tǒng)才失效，這樣的結(jié)構(gòu)叫做并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
需要注意的是，可靠性結(jié)構(gòu)的串，并聯(lián)與電路結(jié)構(gòu)的串，并聯(lián)不同。以LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)為例，它的可靠性結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個串聯(lián)結(jié)構(gòu)，只要L,C之中一個元器件失效，電路就會停止工作。電子元器件的特點是，并聯(lián)會使參數(shù)發(fā)生改變，其中任一個元器件失效，電路的外部特性都會發(fā)生變化。所以，電子產(chǎn)品的可靠性并聯(lián)結(jié)構(gòu)一般是指整機的并聯(lián)，多用于軍事系統(tǒng)或有很高可靠性引起的系統(tǒng)中。
對于一般民用電子產(chǎn)品，它的可靠性結(jié)構(gòu)是一個全部元器件的串聯(lián)系統(tǒng)。
4.平均無故障工作時間（MTBF）
對于電子整機的可靠性，用平均無故障工作時間（mean time of between failures,MTBF）來定量評價。民用消費類電子產(chǎn)品的MTBF，一般表示從產(chǎn)品出廠到第一次發(fā)生故障的平均工作時間；工業(yè)電子產(chǎn)品的MTBF，一般表示在兩次故障之間的平均工作時間。對于電子元器件來說，發(fā)生故障（失效）就意味著它的壽命結(jié)束。所以，電子元器件的MTBF就是它的壽命周期�，F(xiàn)在，國內(nèi)外的電子行業(yè)都已經(jīng)把MTBF作為定量評價產(chǎn)品質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。
R(t)=R1(t)R2(t)……Rn(t)=e-(λ1+λ2+……λn)t
MTBF=∫R(t)dt=∫e-(λ1+λ2+……λn)tdt=1/(λ1+λ2+…λn)
其中，λi表示各個元器件的失效率。不同種類，不同廠家生產(chǎn)的元器件，λi的數(shù)值不同；n為整機所用的元器件的總數(shù)。
原電子工業(yè)部可靠性研究所長期以來對國產(chǎn)電子產(chǎn)品的可靠性做了大量的分析研究，統(tǒng)計了很多廠家元器件的失效率λi的數(shù)值并定期公開發(fā)表。但是，由于我國的電子工業(yè)的平均水平還比較落后，對不同元器件的失效率很難統(tǒng)計完全。作為電子工程技術(shù)人員，不僅應(yīng)該設(shè)計產(chǎn)品時盡量查詢這方面的資料和數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)上面的公式掌握幾個最基本的原則。
1) 由于λi總是正數(shù)（元器件不可能永遠(yuǎn)不損壞，不可能越用越好），因此，所使用的元件數(shù)目越多（n越大），整機的可靠性就越低，其MTBF就越短。應(yīng)該可能采用集成化的元器件，減少整機中元器件的數(shù)目，簡化電路結(jié)構(gòu)。
2) 為了提高整機的MTBF指標(biāo)，要盡量選用失效率比較低的元器件，雖然具體λi的數(shù)值很難的到，但選用符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的元器件顯然會更好一些。在研制電子產(chǎn)品時，要盡量避免使用非標(biāo)準(zhǔn)的或自制的元器件。
3) 由于制造工藝過程特別是生產(chǎn)印制電路板和裝配焊接的過程都很難免出現(xiàn)失誤，通常也設(shè)定了這些工藝過程的失效率。因此，焊點的數(shù)目越多，焊接的技術(shù)越差，則整機的MTBF就必然變差。
除了MTBF之外，考察工業(yè)電子產(chǎn)品質(zhì)量的另一個參數(shù)是有效度，這就涉及到它的可維修性。可維修性是指每次發(fā)生故障后所用的平均維修時間，顯然，對于整機結(jié)構(gòu)優(yōu)良的產(chǎn)品，可維修性越好，平均維修時間越短，它的有效度就越高。
