MOSFET-ի ձախողման վերլուծություն. ըմբռնում, կանխարգելում և լուծումներ

Արագ ակնարկ.MOSFET-ները կարող են խափանվել տարբեր էլեկտրական, ջերմային և մեխանիկական սթրեսների պատճառով: Այս խափանման ռեժիմների ըմբռնումը շատ կարևոր է հուսալի ուժային էլեկտրոնիկայի համակարգերի նախագծման համար: Այս համապարփակ ուղեցույցը ուսումնասիրում է ձախողման ընդհանուր մեխանիզմները և կանխարգելման ռազմավարությունները:

MOSFET-ի ընդհանուր ձախողման ռեժիմները և դրանց հիմնական պատճառները

1. Լարման հետ կապված խափանումներ

Դարպասի օքսիդի քայքայումը
Ձնահյուսի փլուզում
Դակիչ միջով
Ստատիկ արտահոսքի վնաս

2. Ջերմային հետ կապված խափանումներ

Երկրորդական անսարքություն
Ջերմային փախուստ
Փաթեթի շերտազատում
Կապի մետաղալարերի վերացում

Անհաջող ռեժիմ	Առաջնային պատճառներ	Զգուշացնող նշաններ	Կանխարգելման մեթոդներ
Դարպասի օքսիդի խզում	Չափազանց VGS, ESD իրադարձություններ	Դարպասի արտահոսքի ավելացում	Դարպասի լարման պաշտպանություն, ESD միջոցառումներ
Ջերմային փախած	Էլեկտրաէներգիայի ավելցուկ սպառում	Ջերմաստիճանի բարձրացում, միացման արագության նվազում	Պատշաճ ջերմային ձևավորում, շեղում
Ավալանշի փլուզում	Լարման բարձրացումներ, չսեղմված ինդուկտիվ անջատում	Արտահոսքի աղբյուրի կարճ միացում	Snubber սխեմաներ, լարման սեղմիչներ

Winsok-ի ամուր MOSFET լուծումներ

Մեր վերջին սերնդի MOSFET-ներն ունեն առաջադեմ պաշտպանության մեխանիզմներ.

Ընդլայնված SOA (անվտանգ գործառնական տարածք)
Բարելավված ջերմային կատարում
Ներկառուցված ESD պաշտպանություն
Ավալանշի գնահատված նմուշներ

Ուսումնասիրեք պաշտպանված MOSFET շարքը

Խափանումների մեխանիզմների մանրամասն վերլուծություն

Դարպասի օքսիդի խզում

Կրիտիկական պարամետրեր.

Դարպասի աղբյուրի առավելագույն լարումը` ±20V բնորոշ
Դարպասի օքսիդի հաստությունը՝ 50-100 նմ
Խափանման դաշտի ուժը՝ ~10 ՄՎ/սմ

Կանխարգելման միջոցառումներ.

Իրականացնել դարպասի լարման կռվան
Օգտագործեք սերիական դարպասի դիմադրություններ
Տեղադրեք TVS դիոդներ
PCB-ի դասավորության պատշաճ պրակտիկա

Ջերմային կառավարում և խափանումների կանխարգելում

Փաթեթի տեսակը	Max Junction Temp	Առաջարկվում է «Derating»:	Սառեցման լուծույթ
ՏՕ-220	175°C	25%	Ջեռուցիչ + օդափոխիչ
D2PAK	175°C	30%	Պղնձի մեծ տարածք + Լրացուցիչ ջերմատախտակ
ՍՈՏ-23	150°C	40%	PCB պղնձի թափել

Հիմնական դիզայնի խորհուրդներ MOSFET-ի հուսալիության համար

PCB դասավորություն

Նվազագույնի հասցնել դարպասի հանգույցի տարածքը
Առանձին հզորության և ազդանշանային հիմքեր
Օգտագործեք Kelvin աղբյուրի կապը
Օպտիմալացնել ջերմային միջանցքների տեղադրումը

Շղթայի պաշտպանություն

Իրականացնել փափուկ մեկնարկի սխեմաներ
Օգտագործեք համապատասխան մռութներ
Ավելացնել հակադարձ լարման պաշտպանություն
Սարքի ջերմաստիճանի մոնիտորինգ

Ախտորոշման և փորձարկման ընթացակարգեր

Հիմնական MOSFET փորձարկման արձանագրություն

Ստատիկ պարամետրերի փորձարկում
- Դարպասի շեմային լարումը (VGS(րդ))
- Արտահոսքի աղբյուրի դիմադրություն (RDS(միացված))
- Դարպասի արտահոսքի հոսանք (IGSS)
Դինամիկ փորձարկում
- Միացման ժամանակներ (տոննա, տոֆ)
- Դարպասի լիցքավորման բնութագրերը
- Ելքային հզորություն

Winsok-ի հուսալիության բարձրացման ծառայություններ

Դիմումի համապարփակ վերանայում
Ջերմային վերլուծություն և օպտիմալացում
Հուսալիության փորձարկում և վավերացում
Անհաջողության վերլուծության լաբորատոր աջակցություն

Հարցման ձախողման վերլուծություն
Տեխնիկական աջակցություն

Հուսալիության վիճակագրություն և կյանքի ընթացքում վերլուծություն

Հիմնական հուսալիության չափումներ

FIT տոկոսադրույքը (ժամանակին ձախողումներ)

Խափանումների թիվը մեկ միլիարդ սարքի ժամում

0.1 – 10 FIT

Հիմնված է Winsok-ի վերջին MOSFET շարքի վրա՝ անվանական պայմաններում

MTTF (ձախողման միջին ժամանակը)

Ակնկալվող կյանքի ժամկետը սահմանված պայմաններում

>10^6 ժամ

TJ = 125 ° C-ում, անվանական լարումը

Գոյատևման տոկոսադրույքը

Երաշխիքային ժամկետից հետո գոյատևած սարքերի տոկոսը

99.9%

5 տարվա շարունակական շահագործման դեպքում

Կյանքի ընթացքում նվազող գործոններ

Գործառնական վիճակ	Deating Factor	Ազդեցությունը կյանքի ընթացքում
Ջերմաստիճանը (10°C-ից 25°C-ից բարձր)	0.5x	50% նվազեցում
Լարման լարվածություն (առավելագույն գնահատականի 95%)	0.7x	30% զեղչ
Անցման հաճախականություն (2x անվանական)	0.8x	20% զեղչ
Խոնավություն (85% RH)	0.9x	10% նվազեցում

Կյանքի հավանականության բաշխում

MOSFET-ի կյանքի ժամկետի Weibull բաշխումը, որը ցույց է տալիս վաղ խափանումները, պատահական ձախողումները և մաշվածության շրջանը

Բնապահպանական սթրեսի գործոններ

Ջերմաստիճանի հեծանիվ

85%

Ազդեցությունը կյանքի կրճատման վրա

Power Cycling

70%

Ազդեցությունը կյանքի կրճատման վրա

Մեխանիկական սթրես

45%

Ազդեցությունը կյանքի կրճատման վրա

Կյանքի արագացված փորձարկման արդյունքներ

Փորձարկման տեսակը	Պայմաններ	Տևողությունը	Անհաջողության մակարդակը
HTOL (Բարձր ջերմաստիճանի գործառնական ժամկետ)	150°C, առավելագույն VDS	1000 ժամ	< 0,1%
THB (ջերմաստիճանի խոնավության շեղում)	85°C/85% RH	1000 ժամ	< 0,2%
TC (ջերմաստիճանի ցիկլավորում)	-55°C-ից +150°C	1000 ցիկլ	< 0,3%