MOSFETi rikete analüüs: mõistmine, ennetamine ja lahendused

Kiire ülevaade:MOSFET-id võivad ebaõnnestuda erinevate elektriliste, termiliste ja mehaaniliste pingete tõttu. Nende rikkerežiimide mõistmine on usaldusväärsete jõuelektroonikasüsteemide kavandamisel ülioluline. See põhjalik juhend uurib levinumaid tõrkemehhanisme ja ennetusstrateegiaid.

Levinud MOSFET-i tõrkerežiimid ja nende algpõhjused

1. Pingega seotud tõrked

Värava oksiidi lagunemine
Laviini purunemine
Läbilöögid
Staatilise laengu kahjustused

2. Soojustega seotud tõrked

Sekundaarne jaotus
Termiline põgenemine
Pakendi delamineerimine
Liimitraadi eemaldamine

Rikkerežiim	Peamised põhjused	Hoiatusmärgid	Ennetusmeetodid
Väravaoksiidi jaotus	Liigne VGS, ESD sündmused	Suurenenud värava leke	Värava pingekaitse, ESD meetmed
Termiline põgenemine	Liigne võimsuse hajumine	Temperatuuri tõus, lülituskiiruse vähenemine	Korrektne termiline disain, vähendamine
Laviini purunemine	Pinge naelu, klambrita induktiivne lülitus	Äravooluallika lühis	Snubber ahelad, pingeklambrid

Winsoki tugevad MOSFET-lahendused

Meie uusima põlvkonna MOSFET-idel on täiustatud kaitsemehhanismid:

Täiustatud SOA (turvaline tööala)
Parem soojuslik jõudlus
Sisseehitatud ESD kaitse
Laviinihinnanguga kujundused

Avastage kaitstud MOSFET-seeria

Rikkemehhanismide üksikasjalik analüüs

Väravaoksiidi jaotus

Kriitilised parameetrid:

Maksimaalne väravaallika pinge: ±20 V tüüpiline
Värava oksiidi paksus: 50-100 nm
Läbilöögivälja tugevus: ~10 MV/cm

Ennetusmeetmed:

Rakendage värava pingeklambrit
Kasutage seeriavärava takisteid
Paigaldage TVS-i dioodid
Õiged PCB paigutuse tavad

Soojusjuhtimine ja rikete ennetamine

Paketi tüüp	Maksimaalne ristmiku temp	Soovitatav alandamine	Jahutuslahus
TO-220	175 °C	25%	Jahutusradiaator + ventilaator
D2PAK	175 °C	30%	Suur vasepind + valikuline jahutusradiaator
SOT-23	150 °C	40%	PCB vase valamine

Olulised disaininõuanded MOSFETi töökindluse tagamiseks

PCB paigutus

Minimeerige värava aasa pindala
Eraldi toite- ja signaalimaandus
Kasutage Kelvini allika ühendust
Optimeerige termiliste läbipääsude paigutust

Vooluahela kaitse

Rakendage pehmekäivitusahelaid
Kasutage sobivaid numbreid
Lisage pöördpinge kaitse
Jälgige seadme temperatuuri

Diagnostika- ja testimisprotseduurid

MOSFETi põhiline testimisprotokoll

Staatiliste parameetrite testimine
- Värava lävipinge (VGS(th))
- Äravooluallika sisselülitamise takistus (RDS(sees))
- Värava lekkevool (IGSS)
Dünaamiline testimine
- Lülitusajad (tonn, välja)
- Värava laengu omadused
- Väljundmahtuvus

Winsoki töökindluse suurendamise teenused

Rakenduse põhjalik ülevaade
Termiline analüüs ja optimeerimine
Usaldusväärsuse testimine ja valideerimine
Rikkeanalüüsi labori tugi

Taotle rikkeanalüüsi
Tehniline tugi

Usaldusväärsuse statistika ja eluea analüüs

Peamised usaldusväärsuse mõõdikud

FIT Rate (ajalised tõrked)

Rikete arv miljardi seadmetunni kohta

0,1 – 10 FIT

Põhineb nominaalsetes tingimustes Winsoki uusimal MOSFET-seerial

MTTF (keskmine aeg ebaõnnestumiseni)

Eeldatav eluiga kindlaksmääratud tingimustel

>10^6 tundi

Temperatuuril TJ = 125°C, nimipinge

Ellujäämismäär

Pärast garantiiperioodi säilinud seadmete protsent

99,9%

5 aastat pidevat töötamist

Eluaegsed alandamise tegurid

Kasutusseisund	Alandustegur	Mõju elueale
Temperatuur (10°C kohta üle 25°C)	0,5x	50% vähendamine
Pinge pinge (95% maksimaalsest hinnangust)	0,7x	30% vähendamine
Lülitussagedus (2x nominaalne)	0,8x	20% vähendamine
Niiskus (85% suhteline õhuniiskus)	0,9x	10% vähendamine

Eluaegne tõenäosusjaotus

MOSFETi eluea Weibulli jaotus, mis näitab varajasi tõrkeid, juhuslikke tõrkeid ja kulumisperioodi

Keskkonnastressi tegurid

Temperatuur jalgrattasõit

85%

Mõju eluea lühendamisele

Jõurattasõit

70%

Mõju eluea lühendamisele

Mehaaniline stress

45%

Mõju eluea lühendamisele

Kiirendatud eluiga testimise tulemused

Testi tüüp	Tingimused	Kestus	Ebaõnnestumise määr
HTOL (tööiga kõrgel temperatuuril)	150°C, max VDS	1000 tundi	< 0,1%
THB (Temperature Humidity Bias)	85 °C/85% suhteline niiskus	1000 tundi	< 0,2%
TC (Temperature Cycling)	-55°C kuni +150°C	1000 tsüklit	< 0,3%