Аналіз адмоваў MOSFET: разуменне, прафілактыка і рашэнні

Кароткі агляд:MOSFET можа выйсці з ладу з-за розных электрычных, цеплавых і механічных нагрузак. Разуменне гэтых рэжымаў адмовы мае вырашальнае значэнне для распрацоўкі надзейных сістэм сілавы электронікі. Гэта ўсёабдымнае кіраўніцтва даследуе агульныя механізмы збояў і стратэгіі прадухілення.

Агульныя рэжымы адмоваў MOSFET і іх асноўныя прычыны

1. Няспраўнасці, звязаныя з напругай

Распад варот аксіду
Лавінны зрыў
Прабіўка
Пашкоджанне статычным разрадам

2. Цеплавыя збоі

Другасная паломка
Цеплавы ўцёкі
Расслаенне пакета
Адрыванне злучнага дроту

Рэжым адмовы	Першасныя прычыны	Папераджальныя знакі	Метады прафілактыкі
Распад аксіду варот	Празмерныя падзеі VGS, ESD	Падвышаная ўцечка засаўкі	Абарона ад напружання засаўкі, меры ESD
Цеплавы ўцёкі	Празмернае рассейванне магутнасці	Павышэнне тэмпературы, зніжэнне хуткасці пераключэння	Правільная цеплавая канструкцыя, зніжэнне номіналу
Лавінны збой	Скачкі напружання, незаціснутае індуктыўнае пераключэнне	Кароткае замыканне сток-выток	Дэмпферныя ланцугі, заціскі напружання

Надзейныя рашэнні MOSFET Winsok

Наша апошняе пакаленне MOSFET мае ўдасканаленыя механізмы абароны:

Палепшаная SOA (бяспечная аперацыйная зона)
Палепшаныя цеплавыя характарыстыкі
Убудаваная абарона ад ESD
Лавінастойкія канструкцыі

Дасьледуйце абароненую серыю MOSFET

Падрабязны аналіз механізмаў адмовы

Распад аксіду варот

Крытычныя параметры:

Максімальнае напружанне затвор-крыніца: ±20 В тыпова
Таўшчыня аксіду затвора: 50-100 нм
Напружанасць поля прабоя: ~10 МВ/см

Меры прафілактыкі:

Рэалізуйце фіксацыю напружання засаўкі
Выкарыстоўвайце паслядоўныя рэзістары затвора
Ўсталяваць дыёды TVS
Правільная кампаноўка друкаванай платы

Тэрмакіраванне і прадухіленне збояў

Тып пакета	Макс. тэмпература развязкі	Рэкамендуемае зніжэнне номіналу	Астуджальны раствор
ТО-220	175°C	25%	Радыятар + вентылятар
D2PAK	175°C	30%	Вялікая медная плошча + дадатковы радыятар
СОТ-23	150°C	40%	PCB Copper Pour

Асноўныя парады па дызайне для надзейнасці MOSFET

Макет друкаванай платы

Мінімізуйце плошчу варот
Асобныя зазямленні харчавання і сігналу
Выкарыстоўвайце злучэнне з крыніцай Kelvin
Аптымізуйце размяшчэнне цеплавых адтулін

Абарона ланцуга

Укараніць схемы плыўнага пуску
Выкарыстоўвайце адпаведныя дэмпферы
Дадайце абарону ад зваротнага напружання
Сачыце за тэмпературай прылады

Працэдуры дыягностыкі і тэсціравання

Базавы пратакол тэсціравання MOSFET

Тэставанне статычных параметраў
- Парогавае напружанне засаўкі (VGS(th))
- Супраціў уключэння сток-крыніца (RDS(on))
- Ток уцечкі засаўкі (IGSS)
Дынамічнае тэставанне
- Час пераключэння (тона, toff)
- Характарыстыкі зарада затвора
- Выхадная ёмістасць

Паслугі павышэння надзейнасці Winsok

Усебаковы агляд прыкладання
Тэрмічны аналіз і аптымізацыя
Тэставанне і праверка надзейнасці
Лабараторная падтрымка аналізу адмоваў

Запытаць аналіз няўдач
Тэхнічная падтрымка

Статыстыка надзейнасці і аналіз працягласці жыцця

Асноўныя паказчыкі надзейнасці

Стаўка FIT (збоі ў часе)

Колькасць збояў на мільярд прылада-гадзін

0,1 – 10 FIT

На аснове апошняй серыі MOSFET Winsok пры намінальных умовах

MTTF (сярэдні час напрацоўкі на адмову)

Чаканы тэрмін службы пры вызначаных умовах

>10^6 гадзін

Пры TJ = 125°C, намінальным напружанні

Выжывальнасць

Працэнт прылад, якія выжылі пасля гарантыйнага тэрміну

99,9%

На 5 гадоў бесперапыннай працы

Фактары зніжэння на працягу ўсяго тэрміну службы

Умовы эксплуатацыі	Каэфіцыент зніжэння	Уплыў на працягласць жыцця
Тэмпература (на 10°C вышэй за 25°C)	0,5x	50% зніжэнне
Напружанне (95% ад максімальнага ўзроўню)	0,7x	30% зніжэнне
Частата пераключэння (2x намінальная)	0,8x	20% зніжэнне
Вільготнасць (85% адноснай вільготнасці)	0,9x	10% зніжэнне

Размеркаванне імавернасці за ўвесь час жыцця

Размеркаванне Вейбула тэрміну службы MOSFET з раннімі адмовамі, выпадковымі адмовамі і перыядам зносу

Стрэсавыя фактары навакольнага асяроддзя

Цыклаванне тэмпературы

85%

Уплыў на скарачэнне працягласці жыцця

Моцны веласпорт

70%

Уплыў на скарачэнне працягласці жыцця

Механічныя нагрузкі

45%

Уплыў на скарачэнне працягласці жыцця

Вынікі паскоранага тэставання жыцця

Тып тэсту	Умовы	Працягласць	Хуткасць адмоваў
HTOL (тэрмін эксплуатацыі пры высокіх тэмпературах)	150°C, макс. VDS	1000 гадзін	<0,1%
THB (зрушэнне тэмпературы і вільготнасці)	85°C/85% адноснай вільготнасці	1000 гадзін	<0,2%
TC (Цыклаванне тэмпературы)	-55°C да +150°C	1000 цыклаў	<0,3%