MOSFET-ის წარუმატებლობის ანალიზი: გაგება, პრევენცია და გადაწყვეტილებები

სწრაფი მიმოხილვა:MOSFET-ები შეიძლება ჩავარდეს სხვადასხვა ელექტრული, თერმული და მექანიკური სტრესის გამო. ამ წარუმატებლობის რეჟიმების გაგება გადამწყვეტია საიმედო ენერგეტიკული ელექტრონიკის სისტემების შესაქმნელად. ეს ყოვლისმომცველი სახელმძღვანელო იკვლევს წარუმატებლობის საერთო მექანიზმებს და პრევენციის სტრატეგიებს.

MOSFET-ის მარცხის საერთო რეჟიმები და მათი ძირეული მიზეზები

1. ძაბვასთან დაკავშირებული ავარიები

კარიბჭის ოქსიდის დაშლა
ზვავის ავარია
Punch-ის მეშვეობით
სტატიკური გამონადენის დაზიანება

2. თერმობასთან დაკავშირებული ავარიები

მეორადი ავარია
თერმული გაქცევა
პაკეტის დელამინაცია
ბონდის მავთულის ამწევი

წარუმატებლობის რეჟიმი	პირველადი მიზეზები	გამაფრთხილებელი ნიშნები	პრევენციის მეთოდები
კარიბჭის ოქსიდის ავარია	გადაჭარბებული VGS, ESD მოვლენები	კარიბჭის გაჟონვის გაზრდა	კარიბჭე ძაბვის დაცვა, ESD ზომები
თერმული გაქცეული	ენერგიის გადაჭარბებული გაფრქვევა	ტემპერატურის მატება, გადართვის სიჩქარის შემცირება	სათანადო თერმული დიზაინი, დაშლა
ზვავის ავარია	ძაბვის მწვერვალები, დაუმაგრებელი ინდუქციური გადართვა	გადინების წყაროს მოკლე ჩართვა	Snubber სქემები, ძაბვის დამჭერები

Winsok-ის ძლიერი MOSFET გადაწყვეტილებები

ჩვენი უახლესი თაობის MOSFET-ები აღჭურვილია მოწინავე დაცვის მექანიზმებით:

გაძლიერებული SOA (უსაფრთხო ოპერაციული ზონა)
გაუმჯობესებული თერმული შესრულება
ჩამონტაჟებული ESD დაცვა
ზვავის რეიტინგული დიზაინები

შეისწავლეთ დაცული MOSFET სერიები

მარცხის მექანიზმების დეტალური ანალიზი

კარიბჭის ოქსიდის ავარია

კრიტიკული პარამეტრები:

მაქსიმალური კარიბჭე-წყაროს ძაბვა: ±20V ტიპიური
კარიბჭის ოქსიდის სისქე: 50-100 ნმ
ავარიის ველის სიძლიერე: ~10 მვ/სმ

პრევენციის ზომები:

განახორციელეთ კარიბჭის ძაბვის დამაგრება
გამოიყენეთ სერიის კარიბჭის რეზისტორები
დააინსტალირეთ TVS დიოდები
PCB განლაგების სწორი პრაქტიკა

თერმული მართვა და წარუმატებლობის პრევენცია

პაკეტის ტიპი	შეერთების მაქსიმალური ტემპერატურა	რეკომენდირებულია დერიტირება	გამაგრილებელი ხსნარი
TO-220	175°C	25%	გამათბობელი + ვენტილატორი
D2PAK	175°C	30%	დიდი სპილენძის ფართობი + სურვილისამებრ გამათბობელი
SOT-23	150°C	40%	PCB სპილენძის ჩაასხით

ძირითადი დიზაინის რჩევები MOSFET-ის საიმედოობისთვის

PCB განლაგება

შეამცირეთ კარიბჭის მარყუჟის ფართობი
გამოყავით სიმძლავრე და სიგნალის საფუძველი
გამოიყენეთ კელვინის წყაროს კავშირი
თერმული ვიზების განლაგების ოპტიმიზაცია

მიკროსქემის დაცვა

რბილი დაწყების სქემების დანერგვა
გამოიყენეთ შესაბამისი სნაბერები
დაამატეთ საპირისპირო ძაბვის დაცვა
მოწყობილობის ტემპერატურის მონიტორინგი

დიაგნოსტიკური და ტესტირების პროცედურები

ძირითადი MOSFET ტესტირების პროტოკოლი

სტატიკური პარამეტრების ტესტირება
- კარიბჭის ბარიერის ძაბვა (VGS(th))
- გადინების წყაროს წინააღმდეგობა (RDS(ჩართული))
- კარიბჭის გაჟონვის დენი (IGSS)
დინამიური ტესტირება
- გადართვის დრო (ტონა, ტოფი)
- კარიბჭის დატენვის მახასიათებლები
- გამომავალი ტევადობა

Winsok-ის საიმედოობის გაუმჯობესების სერვისები

განაცხადის ყოვლისმომცველი მიმოხილვა
თერმული ანალიზი და ოპტიმიზაცია
სანდოობის ტესტირება და დადასტურება
წარუმატებლობის ანალიზის ლაბორატორიული მხარდაჭერა

მოთხოვნის წარუმატებლობის ანალიზი
ტექნიკური მხარდაჭერა

სანდოობის სტატისტიკა და სიცოცხლის ანალიზი

ძირითადი საიმედოობის მეტრიკა

FIT მაჩვენებელი (დროში წარუმატებლობა)

ავარიების რაოდენობა მილიარდ მოწყობილობა-საათზე

0.1 – 10 FIT

დაფუძნებულია Winsok-ის უახლეს MOSFET სერიებზე ნომინალურ პირობებში

MTTF (მარცხის საშუალო დრო)

მოსალოდნელი სიცოცხლის ხანგრძლივობა მითითებულ პირობებში

>10^6 საათი

TJ = 125°C-ზე, ნომინალური ძაბვა

გადარჩენის მაჩვენებელი

საგარანტიო პერიოდის მიღმა გადარჩენილი მოწყობილობების პროცენტი

99.9%

უწყვეტი მუშაობის 5 წლის განმავლობაში

სიცოცხლის დამღუპველი ფაქტორები

ოპერაციული მდგომარეობა	დამამცირებელი ფაქტორი	გავლენა სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე
ტემპერატურა (10°C-ზე 25°C-ზე ზემოთ)	0.5x	50%-იანი შემცირება
ძაბვის დაძაბულობა (მაქსიმალური რეიტინგის 95%)	0.7x	30%-იანი შემცირება
გადართვის სიხშირე (2x ნომინალური)	0.8x	20%-იანი შემცირება
ტენიანობა (85% RH)	0.9x	10%-იანი შემცირება

სიცოცხლის ალბათობის განაწილება

MOSFET-ის სიცოცხლის ხანგრძლივობის ვეიბულის განაწილება, რომელიც გვიჩვენებს ადრეულ წარუმატებლობებს, შემთხვევით წარუმატებლობას და ცვეთა პერიოდს

გარემოს სტრესის ფაქტორები

ტემპერატურის ციკლი

85%

გავლენა სიცოცხლის ხანგრძლივობის შემცირებაზე

Power Cycling

70%

გავლენა სიცოცხლის ხანგრძლივობის შემცირებაზე

მექანიკური სტრესი

45%

გავლენა სიცოცხლის ხანგრძლივობის შემცირებაზე

სიცოცხლის დაჩქარებული ტესტირების შედეგები

ტესტის ტიპი	პირობები	ხანგრძლივობა	წარუმატებლობის მაჩვენებელი
HTOL (მაღალი ტემპერატურის ოპერაციული ვადა)	150°C, მაქსიმალური VDS	1000 საათი	< 0.1%
THB (ტემპერატურული ტენიანობის მიკერძოება)	85°C/85% RH	1000 საათი	< 0.2%
TC (ტემპერატურის ციკლი)	-55°C-დან +150°C-მდე	1000 ციკლი	< 0.3%