Analiza e dështimit të MOSFET: Kuptimi, Parandalimi dhe Zgjidhjet

Vështrim i shpejtë:MOSFET-et mund të dështojnë për shkak të streseve të ndryshme elektrike, termike dhe mekanike. Kuptimi i këtyre mënyrave të dështimit është thelbësor për projektimin e sistemeve të besueshme të elektronikës së energjisë. Ky udhëzues gjithëpërfshirës eksploron mekanizmat e zakonshëm të dështimit dhe strategjitë e parandalimit.

Mënyrat e zakonshme të dështimit të MOSFET dhe shkaqet e tyre rrënjësore

1. Dështime të lidhura me tensionin

Zbërthimi i oksidit të portës
Prishja e ortekut
Punch-nëpërmjet
Dëmtimi i shkarkimit statik

2. Dështime të lidhura me termike

Zbërthimi sekondar
Arratisje termike
Delamination paketimit
Ngritja e telit të lidhjes

Modaliteti i dështimit	Shkaqet parësore	Shenjat paralajmëruese	Metodat e Parandalimit
Ndarja e oksidit të portës	Ngjarjet e tepërta të VGS, ESD	Rrjedhje e shtuar e portës	Mbrojtja e tensionit të portës, masat ESD
Arratisja termike	Shpërndarja e tepërt e energjisë	Rritja e temperaturës, shpejtësia e reduktuar e ndërrimit	Dizajni i duhur termik, degradimi
Përbërja e ortekut	Pikat e tensionit, komutimi induktiv pa kapëse	Qark i shkurtër me burim kullimi	Qarqet snubber, kapëset e tensionit

Zgjidhjet e fuqishme të MOSFET të Winsok

Gjenerata jonë e fundit e MOSFET-ve përmban mekanizma të avancuar mbrojtës:

SOA i përmirësuar (Zonë e Sigurt Operative)
Performanca e përmirësuar termike
Mbrojtje e integruar ESD
Modele të vlerësuara me ortekë

Eksploroni seritë e mbrojtura MOSFET

Analiza e detajuar e mekanizmave të dështimit

Ndarja e oksidit të portës

Parametrat kritikë:

Tensioni maksimal i portës së burimit: ±20V tipik
Trashësia e oksidit të portës: 50-100 nm
Forca e fushës së prishjes: ~10 MV/cm

Masat parandaluese:

Zbatoni shtrëngimin e tensionit të portës
Përdorni rezistorë të portës së serisë
Instaloni diodat TVS
Praktikat e duhura të paraqitjes së PCB-ve

Menaxhimi termik dhe parandalimi i dështimeve

Lloji i paketës	Temperatura maksimale e kryqëzimit	Rekomandohet zvogëlimi	Zgjidhje ftohëse
TO-220	175°C	25%	Heatsink + Ventilator
D2PAK	175°C	30%	Sipërfaqe e madhe bakri + ngrohës opsional
SOT-23	150°C	40%	Derdhje bakri PCB

Këshilla thelbësore të projektimit për besueshmërinë e MOSFET

Paraqitja e PCB-ve

Minimizoni zonën e lakut të portës
Bazat e ndara të fuqisë dhe sinjalit
Përdorni lidhjen e burimit Kelvin
Optimizoni vendosjen e vizave termike

Mbrojtja e qarkut

Zbatimi i qarqeve të fillimit të butë
Përdorni snubbers të përshtatshme
Shto mbrojtjen e tensionit të kundërt
Monitoroni temperaturën e pajisjes

Procedurat diagnostikuese dhe testuese

Protokolli bazë i testimit të MOSFET

Testimi i parametrave statikë
- Tensioni i pragut të portës (VGS(th))
- Rezistenca në burim kullimi (RDS(aktiv))
- Rryma e rrjedhjes së portës (IGSS)
Testimi Dinamik
- Kohët e ndërrimit (ton, toff)
- Karakteristikat e ngarkesës së portës
- Kapaciteti i daljes

Shërbimet e Rritjes së Besueshmërisë së Winsok

Shqyrtim gjithëpërfshirës i aplikacionit
Analiza termike dhe optimizimi
Testimi dhe vërtetimi i besueshmërisë
Mbështetje laboratorike e analizës së dështimit

Analiza e dështimit të kërkesës
Mbështetje Teknike

Statistikat e besueshmërisë dhe analiza gjatë gjithë jetës

Metrikat kryesore të besueshmërisë

Shkalla e FIT (Dështimet në kohë)

Numri i dështimeve për miliard orë pajisje

0,1 – 10 FIT

Bazuar në serinë e fundit MOSFET të Winsok në kushte nominale

MTTF (Koha mesatare e dështimit)

Jetëgjatësia e pritshme në kushte të caktuara

>10^6 orë

Në TJ = 125°C, voltazhi nominal

Shkalla e mbijetesës

Përqindja e pajisjeve që mbijetojnë përtej periudhës së garancisë

99.9%

Në 5 vite funksionim të vazhdueshëm

Faktorët zhvlerësues gjatë gjithë jetës

Gjendja e funksionimit	Faktori degradues	Ndikimi në jetëgjatësinë
Temperatura (për 10°C mbi 25°C)	0.5x	50% ulje
Stresi i tensionit (95% e vlerësimit maksimal)	0.7x	30% ulje
Frekuenca e ndërrimit (2x nominale)	0.8x	20% ulje
Lagështia (85% RH)	0,9x	10% ulje

Shpërndarja e probabilitetit gjatë gjithë jetës

Shpërndarja Weibull e jetës së MOSFET duke treguar dështime të hershme, dështime të rastësishme dhe periudhën e konsumimit

Faktorët e Stresit Mjedisor

Çiklizmi i temperaturës

85%

Ndikimi në reduktimin e jetëgjatësisë

Çiklizëm me energji elektrike

70%

Ndikimi në reduktimin e jetëgjatësisë

Stresi mekanik

45%

Ndikimi në reduktimin e jetëgjatësisë

Rezultatet e përshpejtuara të testimit të jetës

Lloji i testit	Kushtet	Kohëzgjatja	Shkalla e dështimit
HTOL (Jeta e funksionimit me temperaturë të lartë)	150°C, Max VDS	1000 orë	< 0,1%
THB (paragjykimi i lagështisë së temperaturës)	85°C/85% RH	1000 orë	< 0.2%
TC (Ciklim i temperaturës)	-55°C deri +150°C	1000 cikle	< 0.3%