In der Werkstofftechnik elektronischer Systeme bezeichnet der Begriff Operation (Betrieb) die Gesamtheit der zeitlich-räumlichen Belastungen, denen ein Bauteil oder System im Einsatz ausgesetzt ist. Dazu zählen elektrische, thermische, mechanische und umgebungsbedingte Einflüsse sowie deren zeitliche Charakteristik.

Werkstoffverhalten im Betrieb wird nicht allein durch Nennwerte wie Spannung und Strom bestimmt, sondern durch spezifische Betriebsarten. Beispiele sind der Langzeitbetrieb (kontinuierliche Beanspruchung über Jahre), der Burst‑Modus Betrieb (kurze, hochintensive Pulse mit Pausen), der Niederspannungsbetrieb (z.B. sub‑1‑V‑Logik) und der Mikrocontrollerbetrieb (wechselnde Lastzustände zwischen Sleep, Idle und Aktivmodus).

Diese Betriebsarten beeinflussen maßgeblich:

1. Zuverlässigkeit und Lebensdauer: Diffusionsprozesse, Elektromigration, thermomechanische Ermüdung und die Alterung von Dielektrika sind stark von der realen Betriebszeit, Duty‑Cycle, Pulsform und Betriebstemperatur abhängig.

2. Funktionsfenster von Werkstoffen: Grenzwerte für Feldstärke, Stromdichte und Temperatur müssen an die vorgesehene Operation angepasst werden. Niederspannungsbetrieb erfordert z.B. Materialien mit geringer Streuung der Schwellspannungen und reduzierten Leckströmen.

3. Design‑ und Qualifikationskriterien: Die Auslegung von Packages, Leiterbahnen und Passivbauelementen hängt von typischen und extremen Betriebsprofilen ab. Qualifikationstests (z.B. Burn‑In, Temperaturwechsel, Power Cycling) bilden definierte Operationsszenarien nach.

Eine präzise Definition der Operation ist somit Voraussetzung für realistische Lebensdauerprognosen, die Auswahl geeigneter Werkstoffe und die Entwicklung zuverlässiger elektronischer Komponenten.