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谈谈二极管的应用和失效分析

本人从事过多年的开关电源的开发,后来又从事二极管的FAE。接触过应用中的各式各样的问题。争取把遇到的问题整理一下,对大家有所借鉴。首先声明,有很多问题是没有非常严谨的答案的,这是整个行业的现状,也是受整个行业现有的技术能力和经济能力的限制的。下面是摘自一本书的观点请大家参考。 

失效分析是一门边缘科学,他跨越各种科学技术

领域并把各自独立的技术综合在一起。也可以说是一

门综合学科,所以进行失效分析时要经常与器件设计

者、制造者、使用者三方共同分析讨论,从器件设计

技术、制造技术、器件物理、器件使用、设备制造和

设计及可靠性管理等方面进行综合分析考虑。只有这

样才能准确的找出失效的真正根源。

                                    ----《半导体器件失效分析

时间有限,边想编写。

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2014-10-11 09:58

再多上点料啊.

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2014-10-11 11:08
嗯 我也来占个座,楼主再来些干货.
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jqun
LV.6
4
2014-10-11 15:21

开头以后发现,这个问题太大了,牵扯的东西太多了,不知道怎么开头了。

想了一下,觉得先从二极管的Tj说起吧。

Tj就是二极管的工作结温,说来很简单,但实际上就这么一个参数,很多人的理解也是不一样的,标法也是混乱的。

为什么说混乱呢?比如说40V的肖特基二极管(标法混乱也主要是这一电压二极管)。有的厂家标125℃,有的厂家标150℃。当你是标125℃的厂家去推销时,客户就会说,别人标的是150℃,你的不如人家,不行。那问题来了,什么样的标准实验验证你的二极管工作结温是多少度呢?基本没有人说的出来。我的方法或者实验是HTIR和HTRB,这两个实验也无法很科学的评价Tj(因为没有明确的定义)。但是作为一个统一的测试方法,是可以评价哪一个好哪一个不好的。

一些公司比如OSRA\PHILIPSM采用HTRB的方法。你的规格书标多少,我就按多少度的HTRB来做。建议大家可以用这个来评价。至少可以评价你手里的东西哪个好,哪个不好。实际操作时的试验温度可以和供应商商议

关于HTRB有两类二极管需要注意。一类是二极管固有的高温漏电较大的,比如40V的肖特基二极管。如果用125℃来做,能过的不是很多或者说几乎没有。尤其是市面上最近流行的LOWVF的。另外一类是酸洗工艺的二极管,很多厂家都不承诺150℃的HTRB,虽然这类二极管在150℃时的漏电并不大,但是长时间的HTRB不承诺。

实际上,HTRB本来是一个筛选试验,他的目的就是通过高温、电压应力使二极管生产中有缺陷的提前体现出来。当然也可以通过这个实验来验证二极管的可靠性怎么样。但是由于40V的二极管固有的(行业水平如此)高温漏电比较大,到达120℃左右的时候,由于漏电产生的温升已经无法散出而使温度平衡住(这个可以计算),最终会成为类似正反馈,高温坏掉。而这个平衡点和二极管的散热性(热阻)、高温漏电特性、测试装备的细节决定。

这一部分先写这些,想起来再加。

 

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2014-10-11 16:44
@jqun
开头以后发现,这个问题太大了,牵扯的东西太多了,不知道怎么开头了。想了一下,觉得先从二极管的Tj说起吧。Tj就是二极管的工作结温,说来很简单,但实际上就这么一个参数,很多人的理解也是不一样的,标法也是混乱的。为什么说混乱呢?比如说40V的肖特基二极管(标法混乱也主要是这一电压二极管)。有的厂家标125℃,有的厂家标150℃。当你是标125℃的厂家去推销时,客户就会说,别人标的是150℃,你的不如人家,不行。那问题来了[图片],什么样的标准实验验证你的二极管工作结温是多少度呢?基本没有人说的出来。我的方法或者实验是HTIR和HTRB,这两个实验也无法很科学的评价Tj(因为没有明确的定义)。但是作为一个统一的测试方法,是可以评价哪一个好哪一个不好的。一些公司比如OSRA\PHILIPSM采用HTRB的方法。你的规格书标多少,我就按多少度的HTRB来做。建议大家可以用这个来评价。至少可以评价你手里的东西哪个好,哪个不好。实际操作时的试验温度可以和供应商商议关于HTRB有两类二极管需要注意。一类是二极管固有的高温漏电较大的,比如40V的肖特基二极管。如果用125℃来做,能过的不是很多或者说几乎没有。尤其是市面上最近流行的LOWVF的。另外一类是酸洗工艺的二极管,很多厂家都不承诺150℃的HTRB,虽然这类二极管在150℃时的漏电并不大,但是长时间的HTRB不承诺。实际上,HTRB本来是一个筛选试验,他的目的就是通过高温、电压应力使二极管生产中有缺陷的提前体现出来。当然也可以通过这个实验来验证二极管的可靠性怎么样。但是由于40V的二极管固有的(行业水平如此)高温漏电比较大,到达120℃左右的时候,由于漏电产生的温升已经无法散出而使温度平衡住(这个可以计算),最终会成为类似正反馈,高温坏掉。而这个平衡点和二极管的散热性(热阻)、高温漏电特性、测试装备的细节决定。这一部分先写这些,想起来再加。 
额 不错哈~帖子我加了红,关注!
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2014-10-12 21:46
@jqun
开头以后发现,这个问题太大了,牵扯的东西太多了,不知道怎么开头了。想了一下,觉得先从二极管的Tj说起吧。Tj就是二极管的工作结温,说来很简单,但实际上就这么一个参数,很多人的理解也是不一样的,标法也是混乱的。为什么说混乱呢?比如说40V的肖特基二极管(标法混乱也主要是这一电压二极管)。有的厂家标125℃,有的厂家标150℃。当你是标125℃的厂家去推销时,客户就会说,别人标的是150℃,你的不如人家,不行。那问题来了[图片],什么样的标准实验验证你的二极管工作结温是多少度呢?基本没有人说的出来。我的方法或者实验是HTIR和HTRB,这两个实验也无法很科学的评价Tj(因为没有明确的定义)。但是作为一个统一的测试方法,是可以评价哪一个好哪一个不好的。一些公司比如OSRA\PHILIPSM采用HTRB的方法。你的规格书标多少,我就按多少度的HTRB来做。建议大家可以用这个来评价。至少可以评价你手里的东西哪个好,哪个不好。实际操作时的试验温度可以和供应商商议关于HTRB有两类二极管需要注意。一类是二极管固有的高温漏电较大的,比如40V的肖特基二极管。如果用125℃来做,能过的不是很多或者说几乎没有。尤其是市面上最近流行的LOWVF的。另外一类是酸洗工艺的二极管,很多厂家都不承诺150℃的HTRB,虽然这类二极管在150℃时的漏电并不大,但是长时间的HTRB不承诺。实际上,HTRB本来是一个筛选试验,他的目的就是通过高温、电压应力使二极管生产中有缺陷的提前体现出来。当然也可以通过这个实验来验证二极管的可靠性怎么样。但是由于40V的二极管固有的(行业水平如此)高温漏电比较大,到达120℃左右的时候,由于漏电产生的温升已经无法散出而使温度平衡住(这个可以计算),最终会成为类似正反馈,高温坏掉。而这个平衡点和二极管的散热性(热阻)、高温漏电特性、测试装备的细节决定。这一部分先写这些,想起来再加。 
有没有最简单的方法,测试来料的二极管没有问题。
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jqun
LV.6
7
2014-10-13 09:52
@湖之一二
有没有最简单的方法,测试来料的二极管没有问题。

没有。

但是检验项目越多,可能会更容易发现问题。但是有时候无论你怎么测都是好的,用到电源上就是有失效的。因此很矛盾。

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jqun
LV.6
8
2014-10-13 10:05

先简单说一下失效分原因和分析。

我把失效大概分这么几类(可能和书上的东西不一样,当然也没见书上明确写过)

1、失效分析可重现或者说简单可见,确实是由于器件的封装工艺中的缺陷造成的,甚至是某些封装的设计错误造成的。

2、芯片的工艺缺陷造成的。这个不能简单可见,甚至是解剖也看不出来(或者说在现有的解剖成本下看不出来)。但是可以通过一些相应的实验来发现这样的缺陷造成的性能异常。

3、性能方面。这个和器件以及使用条件有关。这个是适应性的问题。只要双方沟通好,就可以明确性能上差异或者要求是哪里,大部分可以解决。

4、使用者的原因。比如机械加工中的应力是器件受损。比如焊接条件的异常造成器件受损。

以上的失效有时候是大比例的,有时是比例很小的,比如万分之一以下。

但是,所有的失效并不是都可以很科学得到失效原因的;也并不是所有的失效都可以及时的得到解决和改善的。

具体问题具体分析。比较麻烦。以后可以写一些案例放上。

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