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微波真空电子器件磁控管的失效率模型 2000年8月 第4期 电子产品可靠性与环境试验 日￡口T柏i●cPR00~RE1JA~UTYAND日M—^ENT.1l强Tl帕 Aug.2O0O No.4 微波真空电子器件磁控管的失效率模型 f一塑造; (信息产业部电子第五研究所.广东广州510610) 摘要:以磁控管瑷场使用数据和戋效模式为基础,根据真空电于器件失效率或平均寿龠等可靠 性指标的考核方法,对新版(Gm299B)电子设备可靠性预计手册中的失效率模型与旧版(G/B299 A)进行了验证对比.结果表明,新版比旧版更接近实际,而且其预计精度也有明显提高.新版所建 立的 SUZhen—hua,ZHANGLii0llg (CEPREI,Q】口Ⅻl510610,ChhH) Abswad:BasedIthefieldusagedataandfailu~models,quantitative~abilitylevelofmg— n曲吣ina懈oi.F.fforl~beenmadebyemplo)~reliabilitytodeteIⅡIinetherdi— sbil]tyfailurerateof丫aaImelee~edevicesin∞offailuremteand日elifetimeByccp自 thefailure幽.mtheeditionofelectronicequipm~tplec~ctionhank(GJB299B) withtheoldeditie~(GJB299A),ithasbeenprovedthatthepIIic如nfailuremodelsoftheII删edi— thinareⅡloed0seto旦ch|a】tydmthoseofoldedition,andtheprecision^培obvlouslyincreased.Th Deestabli~cd1T1a山盯n出ispracticalmditcan由therequhementsofmost髓l臼lmIlg applic~on 豳哪凼:删e廿Dn;failureratemodel;averagelifetime;8bmtyprediction t概述 微波真空电子器件中的一个重要管型 —— 磁控昔.不仅广泛应用于军事雷达,而 且还可用作线性加速器以及家用微波炉和微 波加热系统的微波功率源. 磁控管是正交场器件的一个类型,正交 场器件又称M型器件.所谓正交场器件 是指这些管内的直流磁场方向与电子漂移运 动的方向和直流电场的方向是相互垂直的. 由于这种与电子运动方向相垂直的磁场存 在,使得正交场管内的电子运动特性发生了 [收稿日期】2∞0一位一27 [怍者筒介】苏撮华(1蛳一),男.甥北武投人.信息产业部电子第五研究所高毁工程师.主要从事军用真空电子器 件可靠性评价方珐研究 第4期苏撮华等:徽溲真空电子嚣件磁控管的失效率模型l9 很大变化,井出现特有的相位聚焦,电子挑 选,电子回轰等一系列新现象.磁控管器件 具有大功率,高效率和极高相位稳定性等特 点. 正交场微波管通常分为振荡管和放大管 两类,振荡管中主要有磁控管和M型返 波管;放大管中主要有分布发射式正交场放 大管和注人式正交场放大管. 磁控管可分为:脉冲磁控管和连续波磁 控管.而脉冲磁控管又可分为:同轴脉冲磁 控管,频率捷变脉冲磁控管和电压调谐脉冲 磁控管. 2简要原理 磁控管内部结构包括一个发射电子的圆 筒形阴极;一个与之同轴的阳极.这个阳极 是由许多单个谐振腔组成的首尾相连的系统 (阳极块)和能量输出器,磁路系统(也称 磁钢)以及频率调谐机构组成. 在磁控管的阳极和阴极之间加有直流电 压(或脉冲电压),电场的方向是径向的, 在阴极轴线方向上另有恒定磁场,因此,电 子从阴极出来进人作用空间就受到正交场作 用,使电子运动轨迹呈摆线型. 相互作用空间中的高频场结构如图1谐 振腔内外的高频电场结构所示. 图1谐振腔内外的高额电场结构图 相互作用空间中每点电场矢量都可 以分解成两个分量,一个是径向分量,, 另一个是切向(角向)分量E.径向分量 担负着使运动电子群聚的作用,而切向分量 则主要担负着与电子交换能量的作用. 根据电子和场相互作用的一般原理,在 加速电场中运动的电子,其动能增加,电场 交出能量.相反在减速电场中运动的电子, 其动能减少,电场得到能量.因此,如果要 使磁控管中从直流电场获得能量的运动电子 有效地把电的位能交给高频场,就要使相互 作用空间内多数电子在打上阳极前有较长时 间处于高频减速电场中,因而要求运动电子 流群聚,井使群聚的电子块处于高频减速电 场中并与高频场同步运动.当电子与行波电 场同步时,电子一直受到最大减速,从而产 生最有效的相互作用,井产生白激振荡. 3失效率模型的建立 在电子设备