Анализа кварова МОСФЕТ-а: разумевање, превенција и решења

Брзи преглед:МОСФЕТ-ови могу покварити због различитих електричних, термичких и механичких напрезања. Разумевање ових начина квара је кључно за пројектовање поузданих система енергетске електронике. Овај свеобухватни водич истражује уобичајене механизме кварова и стратегије превенције.

Уобичајени режими кварова МОСФЕТ-а и њихови основни узроци

1. Кварови повезани са напоном

Распад оксида капије
Слом лавине
Пробијање
Оштећење од статичког пражњења

2. Термички кварови

Секундарни слом
Термални бег
Раслојавање пакета
Подизање везивне жице

Фаилуре Моде	Примари Цаусес	Знакови упозорења	Методе превенције
Разбијање оксида капије	Прекомерни ВГС, ЕСД догађаји	Повећано цурење капије	Заштита напона капије, ЕСД мере
Тхермал Рунаваи	Прекомерно расипање снаге	Повећана температура, смањена брзина пребацивања	Одговарајући термички дизајн, смањење снаге
Аваланцхе Бреакдовн	Напонски скокови, индуктивно пребацивање без стезања	Кратак спој одвод-извор	Снуббер кола, напонске стезаљке

Винсокова робусна МОСФЕТ решења

Наша најновија генерација МОСФЕТ-ова има напредне механизме заштите:

Побољшана СОА (безбедна оперативна област)
Побољшане термичке перформансе
Уграђена ЕСД заштита
Дизајни са оценом лавина

Истражите заштићене МОСФЕТ серије

Детаљна анализа механизама отказа

Разбијање оксида капије

Критични параметри:

Максимални напон гејт-извор: типично ±20В
Дебљина оксида капије: 50-100 нм
Јачина поља квара: ~10 МВ/цм

Мере превенције:

Спровести стезање напона капије
Користите серијске отпорнике капије
Инсталирајте ТВС диоде
Правилне праксе постављања ПЦБ-а

Управљање топлотом и превенција кварова

Врста пакета	Мак Јунцтион Темп	Препоручено смањење	Расхладни раствор
ТО-220	175°Ц	25%	Хладњак + вентилатор
Д2ПАК	175°Ц	30%	Велика бакарна површина + опциони хладњак
СОТ-23	150°Ц	40%	ПЦБ Цоппер Поур

Основни савети за дизајн за поузданост МОСФЕТ-а

ПЦБ Лаиоут

Минимизирајте подручје петље капије
Одвојите уземљење за напајање и сигнал
Користите везу извора Келвина
Оптимизујте постављање термичких отвора

Заштита струјног кола

Примените кола за меки старт
Користите одговарајуће снубберс
Додајте заштиту од обрнутог напона
Пратите температуру уређаја

Дијагностичке и испитне процедуре

Основни протокол за тестирање МОСФЕТ-а

Испитивање статичких параметара
- Напон прага капије (ВГС(тх))
- Отпор на одвод-извор (РДС(он))
- Струја цурења капије (ИГСС)
Динамиц Тестинг
- Времена пребацивања (тона, тофф)
- Карактеристике пуњења капије
- Излазна капацитивност

Винсокове услуге за побољшање поузданости

Свеобухватан преглед апликације
Термичка анализа и оптимизација
Испитивање и валидација поузданости
Лабораторијска подршка за анализу кварова

Захтевај анализу неуспеха
Техничка подршка

Статистика поузданости и анализа животног века

Кључни показатељи поузданости

ФИТ стопа (неуспеси у времену)

Број кварова на милијарду сати уређаја

0,1 – 10 ФИТ

Заснован на Винсоковој најновијој МОСФЕТ серији под номиналним условима

МТТФ (средње време до неуспеха)

Очекивани животни век под одређеним условима

>10^6 сати

При ТЈ = 125°Ц, називни напон

Стопа преживљавања

Проценат уређаја који су преживели ван гарантног рока

99,9%

На 5 година непрекидног рада

Доживотни фактори смањења вредности

Оперативни услов	Фактор смањења вредности	Утицај на животни век
Температура (на 10°Ц изнад 25°Ц)	0,5к	50% смањење
Напон напона (95% максималне оцене)	0,7к	30% смањење
Фреквенција пребацивања (2к номинално)	0,8к	20% смањење
Влажност (85% РХ)	0,9к	10% смањење

Расподела вероватноће за животни век

Вејбулова дистрибуција животног века МОСФЕТ-а која показује ране кварове, случајне кварове и период хабања

Фактори стреса из окружења

Температура Цицлинг

85%

Утицај на смањење животног века

Повер Цицлинг

70%

Утицај на смањење животног века

Механички стрес

45%

Утицај на смањење животног века

Убрзани резултати тестирања животног века

Тест Типе	Услови	Трајање	Стопа неуспеха
ХТОЛ (радни век при високим температурама)	150°Ц, макс. ВДС	1000 сати	< 0,1%
ТХБ (пристраност температуре и влажности)	85°Ц/85% РХ	1000 сати	< 0,2%
ТЦ (циклично кретање температуре)	-55°Ц до +150°Ц	1000 циклуса	< 0,3%