Mabilis na Pangkalahatang-ideya:Maaaring mabigo ang mga MOSFET dahil sa iba't ibang electrical, thermal, at mechanical stresses. Ang pag-unawa sa mga failure mode na ito ay mahalaga para sa pagdidisenyo ng maaasahang mga power electronics system. Ang komprehensibong gabay na ito ay nagsasaliksik ng mga karaniwang mekanismo ng pagkabigo at mga diskarte sa pag-iwas.
Mga Karaniwang Mode ng Pagkabigo ng MOSFET at Ang Mga Dahilan Nito
1. Mga Kabiguan na May kaugnayan sa Boltahe
- Pagkasira ng gate oxide
- Pagkasira ng avalanche
- Punch-through
- Pinsala ng static na paglabas
2. Thermal-Related Failures
- Pangalawang pagkasira
- Thermal runaway
- Delamination ng package
- Pag-alis ng bond wire
Mode ng Pagkabigo | Pangunahing Sanhi | Mga Palatandaan ng Babala | Mga Paraan ng Pag-iwas |
---|---|---|---|
Pagkasira ng Gate Oxide | Sobrang VGS, ESD na mga kaganapan | Tumaas na pagtagas ng gate | Proteksyon ng boltahe ng gate, mga sukat ng ESD |
Thermal Runaway | Labis na pagkawala ng kapangyarihan | Tumataas na temperatura, nabawasan ang bilis ng paglipat | Wastong thermal disenyo, derating |
Pagkasira ng Avalanche | Mga spike ng boltahe, unclamp na inductive switching | Drain-source short circuit | Snubber circuits, boltahe clamp |
Winsok's Robust MOSFET Solutions
Nagtatampok ang aming pinakabagong henerasyon ng mga MOSFET ng mga advanced na mekanismo ng proteksyon:
- Pinahusay na SOA (Safe Operating Area)
- Pinahusay na pagganap ng thermal
- Built-in na proteksyon ng ESD
- Mga disenyong may markang avalanche
Detalyadong Pagsusuri ng Mga Mekanismo ng Pagkabigo
Pagkasira ng Gate Oxide
Mga Kritikal na Parameter:
- Pinakamataas na Gate-Source Voltage: ±20V na karaniwan
- Kapal ng Gate Oxide: 50-100nm
- Lakas ng Field ng Breakdown: ~10 MV/cm
Mga hakbang sa pag-iwas:
- Ipatupad ang pag-clamping ng boltahe ng gate
- Gumamit ng series gate resistors
- Mag-install ng mga TVS diode
- Wastong mga kasanayan sa layout ng PCB
Thermal Management at Pag-iwas sa Pagkabigo
Uri ng Package | Max Junction Temp | Inirerekomenda ang Derating | Solusyon sa Paglamig |
---|---|---|---|
TO-220 | 175°C | 25% | Heatsink + Fan |
D2PAK | 175°C | 30% | Malaking Copper Area + Opsyonal na Heatsink |
SOT-23 | 150°C | 40% | PCB Copper Ibuhos |
Mahahalagang Tip sa Disenyo para sa pagiging maaasahan ng MOSFET
Layout ng PCB
- I-minimize ang lugar ng gate loop
- Paghiwalayin ang power at signal grounds
- Gumamit ng koneksyon sa pinagmulan ng Kelvin
- I-optimize ang pagkakalagay ng thermal vias
Proteksyon ng Circuit
- Magpatupad ng mga soft-start na circuit
- Gumamit ng naaangkop na mga snubber
- Magdagdag ng reverse boltahe na proteksyon
- Subaybayan ang temperatura ng device
Mga Pamamaraan sa Diagnostic at Pagsubok
Basic MOSFET Testing Protocol
- Pagsubok ng Static Parameter
- Boltahe ng threshold ng gate (VGS(th))
- Drain-source on-resistance (RDS(on))
- Gate leakage current (IGSS)
- Dynamic na Pagsubok
- Mga oras ng paglipat (tonelada, toff)
- Mga katangian ng pagsingil ng gate
- Kapasidad ng output
Winsok's Reliability Enhancement Services
- Komprehensibong pagsusuri sa aplikasyon
- Thermal analysis at optimization
- Pagsusuri at pagpapatunay ng pagiging maaasahan
- Suporta sa laboratoryo sa pagsusuri ng kabiguan
Mga Istatistika ng Pagiging Maaasahan at Panghabambuhay na Pagsusuri
Mga Pangunahing Sukatan sa Pagiging Maaasahan
FIT Rate (Mga Pagkabigo sa Oras)
Bilang ng mga pagkabigo sa bawat bilyong oras ng device
Batay sa pinakabagong serye ng MOSFET ng Winsok sa ilalim ng nominal na mga kondisyon
MTTF (Mean Time To Failure)
Inaasahang habambuhay sa ilalim ng mga tinukoy na kundisyon
Sa TJ = 125°C, nominal na boltahe
Rate ng Kaligtasan
Porsiyento ng mga device na nabubuhay nang lampas sa panahon ng warranty
Sa 5 taon ng patuloy na operasyon
Panghabambuhay na Derating Factors
Kundisyon ng Operating | Derating Factor | Epekto sa Panghabambuhay |
---|---|---|
Temperatura (bawat 10°C sa itaas 25°C) | 0.5x | 50% bawas |
Stress ng Boltahe (95% ng max na rating) | 0.7x | 30% bawas |
Dalas ng Paglipat (2x nominal) | 0.8x | 20% bawas |
Halumigmig (85% RH) | 0.9x | 10% bawas |
Panghabambuhay na Probability Distribution
Ang pamamahagi ng Weibull ng MOSFET habang-buhay na nagpapakita ng mga maagang pagkabigo, random na pagkabigo, at panahon ng pagkasira
Mga Salik ng Stress sa Kapaligiran
Temperatura na Pagbibisikleta
Epekto sa panghabambuhay na pagbabawas
Power Cycling
Epekto sa panghabambuhay na pagbabawas
Mechanical Stress
Epekto sa panghabambuhay na pagbabawas
Pinabilis na Resulta ng Pagsusuri sa Buhay
Uri ng Pagsubok | Mga kundisyon | Tagal | Rate ng Pagkabigo |
---|---|---|---|
HTOL (High Temperature Operating Life) | 150°C, Max VDS | 1000 oras | < 0.1% |
THB (Temperature Humidity Bias) | 85°C/85% RH | 1000 oras | < 0.2% |
TC (Temperature Cycling) | -55°C hanggang +150°C | 1000 cycle | < 0.3% |
Quality Assurance Program ni Winsok
Mga Pagsusuri sa Pagsusuri
- 100% na pagsubok sa produksyon
- Pag-verify ng parameter
- Mga dinamikong katangian
- Visual na inspeksyon
Mga Pagsusulit sa Kwalipikasyon
- Pagsusuri ng stress sa kapaligiran
- Pagpapatunay ng pagiging maaasahan
- Pagsubok sa integridad ng package
- Pangmatagalang pagsubaybay sa pagiging maaasahan