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加速壽命試驗常用的模型有阿倫尼斯（Arrhenius）模型、愛倫（Eyring）模型以及以電應力為加速變量的加速模型。實際中Arrhenius模型應用最為廣泛，本文主要介紹基于這種模型的試驗。

Arrhenius模型反映電子元器件的壽命與溫度之間的關系，這種關系本質上為化學變化的過程。方程表達式為

式中：

式中：F0為累計失效概率；t(F0)為產品達到某一累計失效概率 F(t)所用的時間。算出b后，則

式⑵是以Arrhenius方程為基礎的反映器件壽命與絕對溫度T之間的關系式，是以溫度T為加速變量的加速方程，它是元器件可靠性預測的基礎。

目前應用最廣的加速壽命試驗是恒加試驗。恒定應力加速度壽命試驗方法已被IEC標準采用[1] 。其中3.10加速試驗程序包括對樣品周期測試的要求、熱加速電耐久性測試的試驗程序等，可操作性較強。恒加方法造成的失效因素較為單一，準確度較高。國外已經對不同材料的異質結雙極晶體管（HBT）、CRT陰極射線管、贗式高電子遷移率晶體管開關（PHEMT switch）、多層陶瓷芯片電容等電子元器件做了相關研究。

Y.C.Chou等人對GaAs 和InP PHEMT單片微波集成電路（MMIC）放大器進行了恒加試驗 [2]。下面僅對GaAs PHEMT進行介紹，InP PHEMT同前。對于GaAs PHEMT MMIC共抽取試驗樣品84只，分為三組，每組28只，環境溫度分別為 T1= 255 ℃，T2=270 ℃，T3＝285 ℃，所有參數均在室溫下測量。失效判據為44GHz時，|Δ S21|>1.0 dB。三個組的試驗結果如表1所示，試驗數據服從對數正態分布。表中累計失效百分比、中位壽命、對數標準差（σ）均由試驗數據求得。其中累計失效百分比＝每組失效數/（每組樣品總數＋1）；中位壽命為失效率為50%時的壽命，可在對數正態概率紙上畫壽命-累計失效百分比圖得出：σ≈lgt（0.84）-lgt（0.5）。

由表1根據恒定應力加速壽命試驗結果使用 Origin軟件可畫出圖1。圖中直線是根據已知的三個數據點用最小2乘法擬合而成，表示成 y=a+bx。經計算

y＝-12.414+8.8355x，

代入溝道溫度T0 ＝125 ℃，求其對應的x0，

x0=1000/（273+125）=2.512562

MTTF=lg-1y（x 0）=6.1×109h

擬合后直線的斜率b為8.8355×10 3，則激活能

Ea=2.303bk ≈1.7 eV

因此，溝道溫度為125 ℃時，估計GaAs的MTT大于1×108 h，激活能為1.7 eV。

步加試驗時，先對樣品施加一接近正常值的應力，到達規定時間或失效數后，再將應力提高一級，重復剛才的試驗，一般至少做三個應力級。步進應力測試條件見表2。

Frank Gao和Peter Ersland對SAGFET進行了步加試驗[3]。溫度從150～270 ℃劃為六級，每70 h升高25 ℃；溝道溫度約比環境溫度高30 ℃。總試驗時間約400 h。根據Arrhenius模型[4]

式⑶可化為

將式⑷看作

y=a+bx，

式中：

則根據試驗數據做溫度的倒數——某參數改變量（本試驗選取Idss，Ron 等），

即：

擬合后，斜率b可直接讀出，乘以 k可得激活能。本文估算出Ea=1.4 eV，再由

MTTF（T0）=MTTF（T1）×exp[Ea（T1- T0）/kT1T 0]

由試驗得到某一高溫時器件的MTTF（ T1），進而可得到樣品在125 ℃時的壽命大于107 h。這個結果和常應力測試結果相吻合。

序加試驗的加速效率是最高的，但是由于其統計分析非常復雜且試驗設備較昂貴，限制了其應用。這方面的報道也較少。

北京工業大學李志國教授報道了微電子器件多失效機理可靠性壽命外推模型[5]，他的學生李杰等人報道了快速確定微電子器件失效激活能及壽命試驗的新方法 [6]。

試驗中對器件施加按一定速率β 上升的斜坡溫度，保持電流密度j和電壓V不變。做ln（ T-2ΔP/P0）與1/T曲線，找出曲線的線性段，并經線性擬合得到一直線，設直線的斜率為 S，則器件的失效激活能E=-kS。得出激活能 E后，就可以外推某一使用條件下的元器件壽命

李志國老師和他的學生采用上面方法對pnp 3CG120C雙極型晶體管做了序加試驗。初始溫度T為443 K，升溫速率β=1 K/8 h，t時刻的結溫為T=T0+βt +ΔT。電應力：VCE=-27 V，IC=18.5 mA；測試條件：VCE=-10 V，IC=30 mA，室溫下測量；失效判據：hFE的漂移量Δ hFE/hFE≥±20%。372 #樣品的試驗數據如圖2所示。

鑒于圖2中曲線段a最接近使用溫度，能最好地反映正常工作條件下的失效機理，所以選擇a段數據用Excel軟件做出ln（ T -2ΔhFE/hFE ）與1/T曲線，并做線性擬合得到一直線，其斜率為 S，則器件的失效激活能E=-kS=0.7 eV。由圖2 a段外推出樣品的hFE退化20%所需的試驗時間如圖3所示。根據GJB/Z299C-200x表5.1.1-5c可計算出，樣品正常使用時的結溫為60 ℃左右。

式⑸經數學處理可變為

代入T=585 K，求得τ372#=1.2×10 7 h，這個結果與經驗數據1.92×107 h是可以比擬的。

恒加試驗一般需要約1000 h，總共要取上百個樣品，要求應力水平數不少于3個。每個應力下的樣品數不少于10個，特殊產品不少于5只。每一應力下的樣品數可相等或不等，高應力可以多安排一些樣品。

步加試驗只需1組樣品，最好至少安排4個等級的應力，每級應力的失效數不少于3個，這樣才能保證數據分析的合理性。另外，James A. McLinn提出了在步加試驗中具體操作的一些有價值的建議 [7]。例如試驗應力的起始點選在元器件正常工作的上限附近，應力最高點的選擇應參考之前的試驗經驗或是已知的元器件失效模式來設定，將應力起始點到最高點之間分成3～6段；試驗前需確定應力步長的的最小和最大值。

序加試驗的樣品數尚無明確的規定。步加、序加試驗只需幾百小時，取幾十個樣品甚至更少且只需一組樣品就可以完成試驗。

目前應用最廣的是恒加試驗，但其試驗時間相對較長，樣品數相對多一些。相比之下，步加、序加試驗在這方面要占優勢。當樣品很昂貴、數量有限或只有一個加熱裝置時，步加、序加試驗無疑是最好的選擇。

恒加試驗已經成熟地應用于包括航空、機械、電子等多個領域。

步加試驗往往作為恒定應力加速壽命試驗的預備試驗，用于確定器件承受應力的極大值。如金玲[8] 在GaAs紅外發光二極管加速壽命試驗中，用步加試驗確定器件所能承受的最高溫度，而后再進行恒加試驗，避免了在恒加試驗中出現正常使用時不會出現的失效機理。步加試驗也可應用于縮短試驗時間。已經有將恒加試驗結合步加試驗以縮短試驗時間的做法[9]。

序加試驗的優點是時間短，但其精度不高，而且實施序加試驗需要有提供符合要求應力以及實時記錄樣品失效的設備。例如冷時銘等人在固體鉭電容加速壽命試驗中采用自行研制的JJ-1漸近電壓發生器控制直流穩壓電源提供序進電壓，電容測量和漏電流測量分別采用HP公司的4274A和414型漏電流測量儀，失效時間用可靠性數據采集系統記錄。又如，北京工業大學李志國教授等人在做高頻小功率晶體管序加試驗中也搭建了一套完整的試驗系統，系統由控溫儀、熱電偶、樣品加熱平臺組成溫度應力控制系統；由偏置電源、萬用表、加載電路板組成電應力偏置系統；測試采用Agilent 4155C 半導體參數測試儀和QT16晶體管特性圖示儀完成。