Анализа на неуспех на MOSFET: Разбирање, превенција и решенија

Брз преглед:MOSFET-овите може да откажат поради различни електрични, термички и механички напрегања. Разбирањето на овие режими на дефект е од клучно значење за дизајнирање на доверливи електронски системи за напојување. Овој сеопфатен водич ги истражува вообичаените механизми за неуспех и стратегии за превенција.

Вообичаени режими на неуспех на MOSFET и нивните основни причини

1. Дефекти поврзани со напонот

Распаѓање на оксидот на портата
Дефект на лавина
Удар-преку
Оштетување од статичко празнење

2. Дефекти поврзани со топлинска енергија

Секундарна дефект
Термички бегство
Деламинација на пакетот
Подигнување на жица за врзување

Режим на неуспех	Примарни причини	Знаци за предупредување	Превентивни методи
Дефект на оксид на портата	Прекумерни VGS, ESD настани	Зголемено истекување на портата	Напонска заштита на портата, мерки за ESD
Термички бегство	Прекумерна дисипација на енергија	Зголемување на температурата, намалена брзина на префрлување	Правилен термички дизајн, намалување
Дефект на лавина	Скокови на напон, индуктивно префрлување без стегање	Куса врска со изворот на одвод	Snubber кола, напонски стеги

Робусни MOSFET решенија на Винсок

Нашата најнова генерација на MOSFET има напредни заштитни механизми:

Подобрен SOA (безбедна оперативна област)
Подобрени термички перформанси
Вградена ESD заштита
Дизајни оценети со лавина

Истражете ја заштитената серија MOSFET

Детална анализа на механизмите за неуспех

Дефект на оксид на портата

Критични параметри:

Максимален напон на портата-извор: ±20V типичен
Дебелина на оксид на портата: 50-100 nm
Јачина на полето на дефект: ~10 MV/cm

Мерки за превенција:

Спроведување на напонско стегање на портата
Користете отпорници на сериски порти
Инсталирајте ТВС диоди
Правилни практики за распоред на ПХБ

Термичко управување и спречување на дефекти

Тип на пакет	Максимална температура на раскрсницата	Препорачано поништување	Раствор за ладење
ТО-220	175°C	25%	Ладилник + вентилатор
D2PAK	175°C	30%	Голема бакарна површина + опционален ладилник
СОТ-23	150°C	40%	ПХБ бакар истурање

Суштински совети за дизајн за доверливост на MOSFET

Распоред на ПХБ

Минимизирајте ја областа на јамката на портата
Одделни основи за напојување и сигнал
Користете врска со извор на Келвин
Оптимизирајте го поставувањето на термичките визби

Заштита на кола

Спроведување на кола со мек старт
Употребувајте соодветни газења
Додадете заштита од обратен напон
Следете ја температурата на уредот

Дијагностички и испитувачки процедури

Основен протокол за тестирање на MOSFET

Тестирање на статички параметри
- Напон на праг на портата (VGS(ти))
- Отпорност на одводниот извор (RDS(вклучено))
- Струја на истекување на портата (IGSS)
Динамичко тестирање
- Времиња на префрлување (тон, тоф)
- Карактеристики на полнење на портата
- Излезен капацитет

Услуги за подобрување на сигурноста на Винсок

Сеопфатен преглед на апликацијата
Термичка анализа и оптимизација
Тестирање и валидација на доверливост
Лабораториска поддршка за анализа на неуспех

Анализа на неуспех на барање
Техничка поддршка

Статистика за доверливост и доживотна анализа

Клучни метрики за доверливост

Стапка на FIT (временски неуспеси)

Број на неуспеси на милијарда уред-часови

0,1 – 10 FIT

Засновано на најновата серија MOSFET на Winsok под номинални услови

MTTF (средно време до неуспех)

Очекуван животен век под одредени услови

>10^6 часа

На TJ = 125°C, номинален напон

Стапка на преживување

Процент на уреди кои преживеале надвор од гарантниот период

99,9%

На 5 години континуирано работење

Фактори за намалување на животот

Работна состојба	Детерирачки фактор	Влијание врз животниот век
Температура (на 10°C над 25°C)	0,5x	50% намалување
Напон на напон (95% од максималниот рејтинг)	0,7x	30% намалување
Фреквенција на префрлување (2x номинална)	0,8x	Намалување од 20%.
Влажност (85% RH)	0,9x	10% намалување

Распределба на доживотна веројатност

Веибул дистрибуција на животниот век на MOSFET покажува рани неуспеси, случајни неуспеси и период на абење

Фактори на стрес на животната средина

Температурен велосипедизам

85%

Влијание врз намалувањето на животниот век

Моќен велосипедизам

70%

Влијание врз намалувањето на животниот век

Механички стрес

45%

Влијание врз намалувањето на животниот век

Забрзани резултати од тестирањето на животот

Тип на тест	Услови	Времетраење	Стапка на неуспех
HTOL (Работен век на висока температура)	150°C, Макс VDS	1000 часа	< 0,1%
THB (пристрасност на температурната влажност)	85°C/85% RH	1000 часа	< 0,2%
TC (температурен циклус)	-55°C до +150°C	1000 циклуси	< 0,3%