MOSFET નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ: સમજણ, નિવારણ અને ઉકેલો

MOSFET નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ: સમજણ, નિવારણ અને ઉકેલો

પોસ્ટ સમય: ડિસેમ્બર-13-2024

ઝડપી વિહંગાવલોકન:વિવિધ વિદ્યુત, થર્મલ અને યાંત્રિક તાણને લીધે MOSFETs નિષ્ફળ થઈ શકે છે. વિશ્વસનીય પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સિસ્ટમ્સ ડિઝાઇન કરવા માટે આ નિષ્ફળતા મોડ્સને સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે. આ વ્યાપક માર્ગદર્શિકા સામાન્ય નિષ્ફળતા પદ્ધતિઓ અને નિવારણ વ્યૂહરચનાઓની શોધ કરે છે.

વિવિધ-MOSFET-નિષ્ફળતા-મોડ્સ માટે સરેરાશ-ppm-સામાન્ય MOSFET નિષ્ફળતા સ્થિતિઓ અને તેમના મૂળ કારણો

1. વોલ્ટેજ-સંબંધિત નિષ્ફળતાઓ

  • ગેટ ઓક્સાઇડ ભંગાણ
  • હિમપ્રપાત ભંગાણ
  • પંચ દ્વારા
  • સ્થિર સ્રાવ નુકસાન

2. થર્મલ-સંબંધિત નિષ્ફળતાઓ

  • ગૌણ ભંગાણ
  • થર્મલ ભાગેડુ
  • પેકેજ ડિલેમિનેશન
  • બોન્ડ વાયર લિફ્ટ-ઓફ
નિષ્ફળતા મોડ પ્રાથમિક કારણો ચેતવણી ચિહ્નો નિવારણ પદ્ધતિઓ
ગેટ ઓક્સાઇડ બ્રેકડાઉન અતિશય VGS, ESD ઇવેન્ટ્સ ગેટ લિકેજમાં વધારો ગેટ વોલ્ટેજ રક્ષણ, ESD પગલાં
થર્મલ રનઅવે અતિશય પાવર ડિસીપેશન તાપમાનમાં વધારો, સ્વિચિંગની ઝડપમાં ઘટાડો યોગ્ય થર્મલ ડિઝાઇન, derating
હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ, અનક્લેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટિવ સ્વિચિંગ ડ્રેઇન-સ્રોત શોર્ટ સર્કિટ સ્નબર સર્કિટ, વોલ્ટેજ ક્લેમ્પ્સ

વિન્સોકના મજબૂત MOSFET સોલ્યુશન્સ

MOSFET ની અમારી નવીનતમ પેઢીમાં અદ્યતન સુરક્ષા પદ્ધતિઓ છે:

  • ઉન્નત SOA (સેફ ઓપરેટિંગ એરિયા)
  • સુધારેલ થર્મલ કામગીરી
  • બિલ્ટ-ઇન ESD રક્ષણ
  • હિમપ્રપાત-રેટેડ ડિઝાઇન

નિષ્ફળતા મિકેનિઝમ્સનું વિગતવાર વિશ્લેષણ

ગેટ ઓક્સાઇડ બ્રેકડાઉન

જટિલ પરિમાણો:

  • મહત્તમ ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ: ±20V લાક્ષણિક
  • ગેટ ઓક્સાઇડ જાડાઈ: 50-100nm
  • બ્રેકડાઉન ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ: ~10 MV/cm

નિવારણ પગલાં:

  1. ગેટ વોલ્ટેજ ક્લેમ્પિંગ લાગુ કરો
  2. સીરીઝ ગેટ રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરો
  3. ટીવીએસ ડાયોડ ઇન્સ્ટોલ કરો
  4. યોગ્ય PCB લેઆઉટ પ્રેક્ટિસ

થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને નિષ્ફળતા નિવારણ

પેકેજ પ્રકાર મહત્તમ જંકશન ટેમ્પ આગ્રહણીય Derating ઠંડક ઉકેલ
TO-220 175°C 25% હીટસિંક + પંખો
D2PAK 175°C 30% મોટો કોપર એરિયા + વૈકલ્પિક હીટસિંક
SOT-23 150°C 40% પીસીબી કોપર રેડો

MOSFET વિશ્વસનીયતા માટે આવશ્યક ડિઝાઇન ટિપ્સ

પીસીબી લેઆઉટ

  • ગેટ લૂપ વિસ્તાર નાનો કરો
  • અલગ પાવર અને સિગ્નલ ગ્રાઉન્ડ
  • કેલ્વિન સ્ત્રોત કનેક્શનનો ઉપયોગ કરો
  • થર્મલ વાયા પ્લેસમેન્ટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો

સર્કિટ પ્રોટેક્શન

  • સોફ્ટ-સ્ટાર્ટ સર્કિટ લાગુ કરો
  • યોગ્ય સ્નબર્સનો ઉપયોગ કરો
  • રિવર્સ વોલ્ટેજ પ્રોટેક્શન ઉમેરો
  • ઉપકરણનું તાપમાન મોનિટર કરો

ડાયગ્નોસ્ટિક અને પરીક્ષણ પ્રક્રિયાઓ

મૂળભૂત MOSFET પરીક્ષણ પ્રોટોકોલ

  1. સ્થિર પરિમાણો પરીક્ષણ
    • ગેટ થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ (VGS(th))
    • ડ્રેઇન-સોર્સ ઓન-રેઝિસ્ટન્સ (RDS(ચાલુ))
    • ગેટ લિકેજ કરંટ (IGSS)
  2. ગતિશીલ પરીક્ષણ
    • સ્વિચિંગનો સમય (ટન, ટોફ)
    • ગેટ ચાર્જ લાક્ષણિકતાઓ
    • આઉટપુટ કેપેસીટન્સ

વિન્સોકની વિશ્વસનીયતા વૃદ્ધિ સેવાઓ

  • વ્યાપક એપ્લિકેશન સમીક્ષા
  • થર્મલ વિશ્લેષણ અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન
  • વિશ્વસનીયતા પરીક્ષણ અને માન્યતા
  • નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ પ્રયોગશાળા આધાર

વિશ્વસનીયતા આંકડા અને આજીવન વિશ્લેષણ

મુખ્ય વિશ્વસનીયતા મેટ્રિક્સ

FIT દર (સમયમાં નિષ્ફળતા)

બિલિયન ઉપકરણ-કલાકો દીઠ નિષ્ફળતાઓની સંખ્યા

0.1 - 10 FIT

નજીવી શરતો હેઠળ વિન્સોકની નવીનતમ MOSFET શ્રેણી પર આધારિત

MTTF (નિષ્ફળતાનો સરેરાશ સમય)

નિર્દિષ્ટ શરતો હેઠળ અપેક્ષિત જીવનકાળ

>10^6 કલાક

TJ = 125°C પર, નજીવા વોલ્ટેજ

સર્વાઇવલ રેટ

વોરંટી અવધિની બહાર બચેલા ઉપકરણોની ટકાવારી

99.9%

સતત ઓપરેશનના 5 વર્ષમાં

લાઇફટાઇમ ડેરેટિંગ ફેક્ટર્સ

ઓપરેટિંગ સ્થિતિ ડિરેટિંગ ફેક્ટર જીવનકાળ પર અસર
તાપમાન (25°C ઉપર પ્રતિ 10°C) 0.5x 50% ઘટાડો
વોલ્ટેજ તણાવ (મહત્તમ રેટિંગના 95%) 0.7x 30% ઘટાડો
સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી (2x નજીવી) 0.8x 20% ઘટાડો
ભેજ (85% RH) 0.9x 10% ઘટાડો

આજીવન સંભાવના વિતરણ

છબી (1)

MOSFET જીવનકાળનું વેઇબુલ વિતરણ પ્રારંભિક નિષ્ફળતાઓ, રેન્ડમ નિષ્ફળતાઓ અને વેર-આઉટ પીરિયડ દર્શાવે છે

પર્યાવરણીય તણાવ પરિબળો

તાપમાન સાયકલિંગ

85%

આજીવન ઘટાડા પર અસર

પાવર સાયકલિંગ

70%

આજીવન ઘટાડા પર અસર

યાંત્રિક તાણ

45%

આજીવન ઘટાડા પર અસર

એક્સિલરેટેડ લાઇફ ટેસ્ટિંગ પરિણામો

ટેસ્ટ પ્રકાર શરતો અવધિ નિષ્ફળતા દર
HTOL (ઉચ્ચ તાપમાન ઓપરેટિંગ લાઇફ) 150°C, મહત્તમ VDS 1000 કલાક < 0.1%
THB (તાપમાન ભેજ પૂર્વગ્રહ) 85°C/85% RH 1000 કલાક < 0.2%
TC (તાપમાન સાયકલિંગ) -55°C થી +150°C 1000 ચક્ર < 0.3%

વિન્સોકનો ગુણવત્તા ખાતરી કાર્યક્રમ

2

સ્ક્રીનીંગ ટેસ્ટ

  • 100% ઉત્પાદન પરીક્ષણ
  • પરિમાણ ચકાસણી
  • ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓ
  • વિઝ્યુઅલ નિરીક્ષણ

લાયકાત પરીક્ષણો

  • પર્યાવરણીય તણાવ સ્ક્રીનીંગ
  • વિશ્વસનીયતા ચકાસણી
  • પેકેજ અખંડિતતા પરીક્ષણ
  • લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતા દેખરેખ


સંબંધિતસામગ્રી