MOSFET kļūmju analīze: izpratne, novēršana un risinājumi

Ātrs pārskats:MOSFET var sabojāties dažādu elektrisku, termisku un mehānisku spriegumu dēļ. Izpratne par šiem kļūmes režīmiem ir ļoti svarīga, lai izstrādātu uzticamas jaudas elektronikas sistēmas. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā ir apskatīti izplatītākie neveiksmju mehānismi un profilakses stratēģijas.

Izplatītākie MOSFET atteices režīmi un to pamatcēloņi

1. Ar spriegumu saistītas atteices

Vārtu oksīda sadalījums
Lavīnas sabrukums
Caurduršana
Statiskās izlādes bojājumi

2. Ar termiskiem faktoriem saistītas atteices

Sekundārais sadalījums
Termiskā bēgšana
Iepakojuma atslāņošanās
Bond stieples pacelšana

Neveiksmes režīms	Primārie cēloņi	Brīdinājuma zīmes	Profilakses metodes
Vārtu oksīda sadalījums	Pārmērīgi VGS, ESD notikumi	Palielināta vārtu noplūde	Vārtu sprieguma aizsardzība, ESD pasākumi
Termiskā bēgšana	Pārmērīga jaudas izkliede	Paaugstinās temperatūra, samazinās pārslēgšanas ātrums	Pareizs termiskais projekts, samazinājums
Lavīnu sabrukums	Sprieguma tapas, nenostiprināta induktīvā komutācija	Drenāžas avota īssavienojums	Snubber ķēdes, sprieguma skavas

Winsok robustie MOSFET risinājumi

Mūsu jaunākās paaudzes MOSFET ir uzlaboti aizsardzības mehānismi:

Uzlabotā SOA (drošā darbības zona)
Uzlabota siltuma veiktspēja
Iebūvēta ESD aizsardzība
Lavīnveida dizaini

Izpētiet aizsargāto MOSFET sēriju

Detalizēta atteices mehānismu analīze

Vārtu oksīda sadalījums

Kritiskie parametri:

Maksimālais vārtu avota spriegums: tipisks ±20 V
Vārtu oksīda biezums: 50-100nm
Sadalījuma lauka stiprums: ~10 MV/cm

Profilakses pasākumi:

Ieviest vārtu sprieguma iespīlēšanu
Izmantojiet sērijas vārtu rezistorus
Uzstādiet TVS diodes
Pareiza PCB izkārtojuma prakse

Termiskā vadība un atteices novēršana

Iepakojuma veids	Maksimālā savienojuma temperatūra	Ieteicamais samazinājums	Dzesēšanas risinājums
TO-220	175°C	25%	Dziedinātājs + ventilators
D2PAK	175°C	30%	Liels vara laukums + pēc izvēles radiators
SOT-23	150°C	40%	PCB vara ielej

Būtiski dizaina padomi MOSFET uzticamībai

PCB izkārtojums

Samaziniet vārtu cilpas laukumu
Atsevišķi barošanas un signāla zemējums
Izmantojiet Kelvina avota savienojumu
Optimizējiet termisko cauruļu izvietojumu

Ķēdes aizsardzība

Ieviesiet mīkstās palaišanas shēmas
Izmantojiet atbilstošus snubbers
Pievienojiet pretēja sprieguma aizsardzību
Uzraudzīt ierīces temperatūru

Diagnostikas un testēšanas procedūras

Pamata MOSFET testēšanas protokols

Statisko parametru pārbaude
- Vārtu sliekšņa spriegums (VGS(th))
- Drenāžas avota ieslēgšanas pretestība (RDS(ieslēgts))
- Vārtu noplūdes strāva (IGSS)
Dinamiskā pārbaude
- Pārslēgšanās laiki (tonna, izslēgšana)
- Vārtu uzlādes raksturojums
- Izejas kapacitāte

Winsok uzticamības uzlabošanas pakalpojumi

Visaptveroša pieteikuma izskatīšana
Termiskā analīze un optimizācija
Uzticamības pārbaude un apstiprināšana
Kļūmju analīzes laboratorijas atbalsts

Pieprasīt neveiksmju analīzi
Tehniskais atbalsts

Uzticamības statistika un mūža analīze

Galvenie uzticamības rādītāji

FIT likme (neveiksmes laikā)

Bojājumu skaits uz miljardu ierīces stundu

0,1 – 10 FIT

Balstīts uz Winsok jaunāko MOSFET sēriju nominālos apstākļos

MTTF (vidējais laiks līdz neveiksmei)

Paredzamais kalpošanas laiks noteiktos apstākļos

>10^6 stundas

Pie TJ = 125°C, nominālais spriegums

Izdzīvošanas līmenis

To ierīču procentuālā daļa, kuru darbības ilgums pārsniedz garantijas periodu

99,9%

Pie 5 nepārtrauktas darbības gadiem

Mūža samazinošie faktori

Ekspluatācijas stāvoklis	Novērtēšanas faktors	Ietekme uz mūžu
Temperatūra (uz 10°C virs 25°C)	0,5x	50% samazinājums
Sprieguma spriegums (95% no maksimālā novērtējuma)	0,7x	30% samazinājums
Pārslēgšanas frekvence (2x nominālā)	0,8x	20% samazinājums
Mitrums (85% RH)	0,9x	10% samazinājums

Mūža varbūtības sadalījums

MOSFET kalpošanas laika Veibula sadalījums, kas parāda agrīnas atteices, nejaušas atteices un nolietojuma periodu

Vides stresa faktori

Temperatūras riteņbraukšana

85%

Ietekme uz mūža samazināšanos

Jaudas riteņbraukšana

70%

Ietekme uz mūža samazināšanos

Mehāniskais stress

45%

Ietekme uz mūža samazināšanos

Paātrinātās dzīves pārbaudes rezultāti

Pārbaudes veids	Nosacījumi	Ilgums	Neveiksmju rādītājs
HTOL (darba ilgums augstā temperatūrā)	150°C, maks. VDS	1000 stundas	< 0,1%
THB (temperatūras mitruma novirze)	85°C/85% RH	1000 stundas	< 0,2%
TC (temperatūras riteņbraukšana)	-55°C līdz +150°C	1000 cikli	< 0,3%