问题提出:
你设计或使用的电源是不是有遇到过效率低?温升过高?甚至使用时莫名炸机等情况?而当你费了九牛二虎之力去确认系统性能时却不能准确定位原因,那么你是否想到有一种可能:你所使用的功率分立器件为虚标产品。近几年,西安功率器件测试应用中心(国家级CNAS实验室)接到许多MOSFET应用厂家委托的失效分析申请,许多应用厂家反馈选用某MOSFET厂商提供的产品并严格按照厂商提供的规格书使用,但应用系统出厂检测时出现输出效率低,温升高,甚至系统炸机等情况,经西安功率器件测试应用中心分析发现部分应用厂家所使用的 MOSFET产品存在虚标现象,如 MOSFET电流虚高,电压虚高,导通电阻虚低,低成本封装等,功率分立器件行业中这种虚标乱象使许多应用厂家苦不堪言。。。。。。
那么什么是虚标乱象呢? 在征得MOSFET应用厂家(实验委托方)同意后,西安功率器件测试应用中心将几个典型的MOSFET虚标案例分享给大家。
案例一:
在去年大概8月份的时候,有一个客户一直批量生产的一款18W电源出现了老化中失效的现象,失效比率接近百分之一。由于该客户该款产品产量特别大,因此客户立即停线并委托我们实验室对该案子展开了分析。
经过对该案子背景信息咨询,我们了解到客户的这款产品时一款已经生产了两年的老产品,采用了国内某半导体企业的4N60的mosfet作为开关执行器件。客户是在做COST DOWN之后换了供应商,然后出现了这样的问题,出问题之后客户多次将所有供应商集合在一起进行失效分析,但都彼此扯皮,问题迟迟得不到解决,万不得已才委托我们实验室展开分析。
客户送样良品电源板3pcs,失效板20PCS。得到样品后公司首先对3pcs良品系统板进行全面测试,未发现任何异常。仅仅是最差电压下的电压尖峰余量不足,最差的离标称电压仅有10V左右的余量,因此怀疑客户产线测试电源波动较大,同时要求客户进行了验证,但客户反馈其产线电压波动在合理范围内。进一步对失效板上的所有失效器件进行分析,发现客户器件失效现象均比较一致,在源极搭线附近有比较集中的弹坑装瞬间击穿热熔点。于是要求客户寄来该失效批次的良品MOSFET进行测试,通过验证发现,该批MOSFET电压严重不足,有采用500V器件冒充600V的可能性,因为所测送样良品器件电电压均为540-590之间,这样的电压值在保证器件厂的余量规格后,是500V器件的可能性极大,因此怀疑客户供应商采用500V器件打600V的标来出售。
案件真相大白,于是将结果告知客户。
案例二:
MOSFET低成本封装现象在行业内也较常见,2014年我实验室接到一单外部电源厂失效分析申请,据客户反映,相同的电源系统使用供货商提供的新批次MOSFET后,温升实验发现MOSFET塑封料表面温度较之前批次高出约5~7℃,但换回旧批次后温升试验结果正常,MOSFET厂商未提供任何新批次产品更改说明,经西安功率器件测试应用中心FA实验室后对该MOSFET新旧批次进行线径,锡层厚度,芯片大小测量均未发现明显差异,进一步推die后测量其框架厚度,发现两者存在较大差异,其中新批次产品框架载片部分厚度较旧批次减小约31.5%,所以初步确认温升试验结果差异系为新批次产品框架载片部分减薄导致。
由以上几个案例可见虚标乱象危害极大,接下来,我们将从系统工作方案为大家分析虚标乱象所带来的巨大危害。
1. MOSFET电压反应在DATASHEET中就是BVDSS参数,也称为漏-源击穿电压,表征MOSFET漏源极承受电压的能力。在电源系统中,由于寄生电容、电感、反射电压、电网波动、电路振荡等因素实际加载MOSFET漏源端的电压远高于交流电输入的整流电压。因此,应用端一般会对该参数降额选取(70%-95%之间)。当设计好一块电源后,MOSFET电压余量也是固定的,假若600V的MOSFET,开机降额我们取95%就是570V,如果这时购买的600V的MOSFET实际电压低于600V,存在电压虚高现象,那么可能会出现大批量开机失效,给企业造成极大的经济损失及不良的影响。
2. MOSFET电流反应在datasheet中就是ID参数,定义为产品可允许通过的最大连续电流。表征MOSFET漏源端可承受电流的能力,对于该参数的选择也会进行降额使用。在不考虑器件损耗引起温升的前提下,通常在1/3~1/4标称电流范围内进行使用。由于该参数即使存在虚标,但一般幅度相对比较小,同时我们降额幅度又比较大,大多数情况不会马上表现出来,但器件较长期的使用在较大电流情况下,产品性能退化较快,从而影响系统整机的寿命
3. MOSFET导通电阻反应在DATASHEET中就是RDSON参数,定义为该产品导通后的沟道电阻,该参数与通态功率损耗,系统温升,效率等密切相关,假设系统提供商使用了导通电阻虚低的MOSFET,系统端就会出现比方案设计较大的通态开关损耗,系统温升也会较设计增大,如果是电源系统,其系统效率也会大大降低。
诸位看客,接下来你一定会问:那么这种乱象是如何产生的?作为应用厂家如何有效判断并避免使用虚标MOSFET,西安功率器件测试应用中心将做会进行后续专题报道,敬请期待。。。。