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.
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:
- ગેટ વોલ્ટેજ ક્લેમ્પિંગ લાગુ કરો
- સીરીઝ ગેટ રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરો
- ટીવીએસ ડાયોડ ઇન્સ્ટોલ કરો
- 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
- સ્થિર પરિમાણો પરીક્ષણ
- ગેટ થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ (VGS(th))
- ડ્રેઇન-સોર્સ ઓન-રેઝિસ્ટન્સ (RDS(ચાલુ))
- ગેટ લિકેજ કરંટ (IGSS)
- 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
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% |