MOSFET сәтсіздіктерін талдау: түсіну, алдын алу және шешімдер

Жылдам шолу:MOSFET әртүрлі электрлік, жылулық және механикалық кернеулерге байланысты істен шығуы мүмкін. Бұл ақаулық режимдерін түсіну сенімді электр электроника жүйелерін жобалау үшін өте маңызды. Бұл толық нұсқаулық жалпы ақаулық механизмдерін және алдын алу стратегияларын зерттейді.

Жалпы MOSFET істен шығу режимдері және олардың негізгі себептері

1. Кернеуге байланысты ақаулар

Қақпа оксидінің бұзылуы
Қар көшкінінің бұзылуы
Соққы
Статикалық разрядтың зақымдалуы

2. Жылумен байланысты ақаулар

Екіншілік бұзылу
Термиялық қашу
Пакетті деламинациялау
Байланыс сымын көтеру

Сәтсіздік режимі	Бастапқы себептер	Ескерту белгілері	Алдын алу әдістері
Қақпа оксидінің бұзылуы	Шамадан тыс VGS, ESD оқиғалары	Қақпа ағуының жоғарылауы	Шлюзді кернеуден қорғау, ЭСҚ шаралары
Термиялық қашу	Шамадан тыс қуат шығыны	Температураның жоғарылауы, коммутация жылдамдығының төмендеуі	Дұрыс термиялық дизайн, детинг
Көшкіннің бұзылуы	Кернеудің жоғарылауы, қысқышсыз индуктивті коммутация	Су төгетін көздің қысқа тұйықталуы	Снюббер тізбектері, кернеу қысқыштары

Винсоктың сенімді MOSFET шешімдері

Біздің соңғы буын MOSFET-тің жетілдірілген қорғаныс механизмдері бар:

Жетілдірілген SOA (Қауіпсіз жұмыс аймағы)
Жақсартылған жылу өнімділігі
Кірістірілген ESD қорғанысы
Көшкінге қарсы есептелген конструкциялар

Қорғалған MOSFET сериясын зерттеңіз

Істен шығу механизмдерінің егжей-тегжейлі талдауы

Қақпа оксидінің бұзылуы

Критикалық параметрлер:

Шлюз-көзінің максималды кернеуі: ±20 В типтік
Қақпа оксидінің қалыңдығы: 50-100нм
Бұзылу өрісінің күші: ~10 МВ/см

Алдын алу шаралары:

Қақпа кернеуінің қысқышын орындаңыз
Тізбекті резисторларды қолданыңыз
TVS диодтарын орнатыңыз
ПХД орналасуының дұрыс тәжірибесі

Жылумен басқару және істен шығудың алдын алу

Пакет түрі	Максималды қосылыс температурасы	Ұсынылған шектеу	Салқындату ерітіндісі
TO-220	175°C	25%	Салқындатқыш + Желдеткіш
D2PAK	175°C	30%	Үлкен мыс алаңы + Қосымша радиатор
СОТ-23	150°C	40%	ПХД мыс құю

MOSFET сенімділігіне арналған негізгі дизайн кеңестері

PCB орналасуы

Қақпа циклінің аумағын азайтыңыз
Бөлек қуат және сигналдық негіздер
Келвин көзінің қосылымын пайдаланыңыз
Термиялық жолдарды орналастыруды оңтайландыру

Тізбекті қорғау

Жұмсақ іске қосу схемаларын орындаңыз
Тиісті снубберлерді пайдаланыңыз
Кері кернеу қорғанысын қосыңыз
Құрылғының температурасын бақылаңыз

Диагностика және тестілеу процедуралары

Негізгі MOSFET тестілеу протоколы

Статикалық параметрлерді тексеру
- Шкафтың шекті кернеуі (VGS(th))
- Су төгетін көзге қарсылық (RDS(қосу))
- Ағып кету тогы (IGSS)
Динамикалық тестілеу
- Ауыстыру уақыты (тонна, тофф)
- Қақпа зарядының сипаттамалары
- Шығу сыйымдылығы

Винсоктың сенімділігін арттыру қызметтері

Өтінімді жан-жақты қарау
Термиялық талдау және оңтайландыру
Сенімділікті тексеру және тексеру
Сәтсіздіктерді талдау зертханасының қолдауы

Сәтсіздік талдауын сұрау
Техникалық көмек

Сенімділік статистикасы және өмір бойы талдауы

Негізгі сенімділік көрсеткіштері

FIT мөлшерлемесі (уақыттағы сәтсіздіктер)

Миллиард құрылғы-сағаттағы ақаулар саны

0,1 – 10 FIT

Номиналды жағдайларда Winsok соңғы MOSFET сериясына негізделген

MTTF (сәтсіздікке дейінгі орташа уақыт)

Белгіленген шарттарда күтілетін қызмет мерзімі

>10^6 сағат

TJ = 125 ° C кезінде, номиналды кернеу

Тірі қалу коэффициенті

Кепілдік мерзімінен асып кеткен құрылғылардың пайызы

99,9%

5 жыл үздіксіз жұмыс кезінде

Өмір бойы төмендететін факторлар

Жұмыс жағдайы	Детациондық фактор	Өмір бойына әсері
Температура (25°C жоғары 10°C үшін)	0,5x	50% төмендету
Кернеу кернеуі (максималды рейтингтің 95%)	0,7x	30% төмендету
Ауыстыру жиілігі (2x номиналды)	0,8x	20% төмендету
Ылғалдылық (85% RH)	0,9x	10% төмендету

Өмір бойы ықтималдықты бөлу

Ерте сәтсіздіктерді, кездейсоқ сәтсіздіктерді және тозу кезеңін көрсететін MOSFET өмірінің Weibull үлестірімі

Экологиялық стресс факторлары

Температуралық цикл

85%

Өмір сүру ұзақтығының қысқаруына әсері

Power Cycling

70%

Өмір сүру ұзақтығының қысқаруына әсері

Механикалық кернеу

45%

Өмір сүру ұзақтығының қысқаруына әсері

Жеделдетілген өмірді тексеру нәтижелері

Сынақ түрі	Шарттар	Ұзақтығы	Сәтсіздік деңгейі
HTOL (жоғары температурада жұмыс істеу мерзімі)	150°C, Макс VDS	1000 сағат	< 0,1%
THB (температура ылғалдылығының ауытқуы)	85°C/85% RH	1000 сағат	< 0,2%
TC (температура циклі)	-55°C - +150°C	1000 цикл	< 0,3%