ניתוח כשלים של MOSFET: הבנה, מניעה ופתרונות

סקירה מהירה:MOSFETs עלולים להיכשל עקב מתחים חשמליים, תרמיים ומכאניים שונים. הבנת מצבי הכשל הללו חיונית לתכנון מערכות אלקטרוניות כוח אמינות. מדריך מקיף זה בוחן מנגנוני כשל ואסטרטגיות מניעה נפוצות.

מצבי כשל נפוצים של MOSFET וסיבות השורש שלהם

1. כשלים הקשורים למתח

פירוק תחמוצת שער
התמוטטות מפולת שלגים
אגרוף
נזק לפריקה סטטית

2. כשלים הקשורים לתרמיות

התמוטטות משנית
בריחה תרמית
דה למינציה של החבילה
הרמת חוט בונד

מצב כשל	סיבות ראשוניות	סימני אזהרה	שיטות מניעה
התמוטטות תחמוצת השער	אירועי VGS, ESD מוגזמים	דליפת שערים מוגברת	הגנת מתח שער, אמצעי ESD
בריחת תרמית	פיזור כוח מופרז	טמפרטורה עולה, מהירות מיתוג מופחתת	עיצוב תרמי נכון, הורדה
התמוטטות מפולת	קוצים במתח, מיתוג אינדוקטיבי לא מהודק	קצר במקור ניקוז	מעגלי סנובר, מהדקי מתח

פתרונות MOSFET החזקים של Winsok

הדור האחרון של MOSFETs כולל מנגנוני הגנה מתקדמים:

SOA משופר (אזור הפעלה בטוח)
ביצועים תרמיים משופרים
הגנת ESD מובנית
עיצובים בדירוג מפולת

חקור את סדרת MOSFET מוגנת

ניתוח מפורט של מנגנוני כשל

התמוטטות תחמוצת השער

פרמטרים קריטיים:

מתח מקור-שער מקסימלי: ±20V אופייני
עובי תחמוצת שער: 50-100 ננומטר
חוזק שדה התמוטטות: ~10 MV/cm

אמצעי מניעה:

יישם הידוק מתח השער
השתמש בנגדי שערים בסדרה
התקן דיודות TVS
נוהלי פריסת PCB נאותים

ניהול תרמי ומניעת תקלות

סוג החבילה	טמפרטורת צומת מקסימלית	ירידה מומלצת	פתרון קירור
TO-220	175 מעלות צלזיוס	25%	גוף קירור + מאוורר
D2PAK	175 מעלות צלזיוס	30%	שטח נחושת גדול + גוף קירור אופציונלי
SOT-23	150 מעלות צלזיוס	40%	PCB Copper Pour

עצות עיצוב חיוניות לאמינות MOSFET

פריסת PCB

צמצם את שטח לולאת השער
הפרד את הארקת החשמל והאות
השתמש בחיבור מקור קלווין
בצע אופטימיזציה של מיקום צינורות תרמיים

הגנה על מעגלים

הטמעת מעגלי התחלה רכה
השתמש בסנוברים מתאימים
הוסף הגנת מתח הפוך
עקוב אחר טמפרטורת המכשיר

נהלי אבחון ובדיקה

פרוטוקול בדיקה בסיסי של MOSFET

בדיקת פרמטרים סטטיים
- מתח סף שער (VGS(th))
- התנגדות למקור ניקוז (RDS(מופעל))
- זרם דליפת שער (IGSS)
בדיקה דינמית
- זמני החלפה (טון, טוף)
- מאפייני טעינת שער
- קיבול מוצא

שירותי שיפור האמינות של Winsok

סקירת אפליקציה מקיפה
ניתוח תרמי ואופטימיזציה
בדיקת אמינות ואימות
תמיכה במעבדה לניתוח כשלים

בקש ניתוח כשלים
תמיכה טכנית

סטטיסטיקת אמינות וניתוח לכל החיים

מדדי אמינות מרכזיים

שיעור FIT (כשלים בזמן)

מספר התקלות למיליארד שעות מכשיר

0.1 - 10 FIT

מבוסס על סדרת MOSFET האחרונה של Winsok בתנאים נומינליים

MTTF (זמן ממוצע לכישלון)

אורך חיים צפוי בתנאים מוגדרים

>10^6 שעות

ב-TJ = 125°C, מתח נומינלי

שיעור הישרדות

אחוז המכשירים ששרדו מעבר לתקופת האחריות

99.9%

ב-5 שנים של פעילות רציפה

גורמי הורדה לכל החיים

מצב תפעול	גורם הורדה	השפעה על כל החיים
טמפרטורה (ל-10 מעלות צלזיוס מעל 25 מעלות צלזיוס)	0.5x	הנחה של 50%.
מתח מתח (95% מהדירוג המרבי)	0.7x	הפחתה של 30%.
תדר מיתוג (2x נומינלי)	0.8x	הפחתה של 20%.
לחות (85% RH)	0.9x	הפחתה של 10%.

התפלגות הסתברות לכל החיים

התפלגות Weibull של משך החיים של MOSFET מציגה כשלים מוקדמים, כשלים אקראיים ותקופת שחיקה

גורמי לחץ סביבתיים

רכיבת טמפרטורה

85%

השפעה על הפחתת חיים

Power Cycling

70%

השפעה על הפחתת חיים

מתח מכני

45%

השפעה על הפחתת חיים

תוצאות בדיקות חיים מואצות

סוג בדיקה	תנאים	מֶשֶׁך	שיעור כשל
HTOL (חיי הפעלה בטמפרטורה גבוהה)	150 מעלות צלזיוס, מקסימום VDS	1000 שעות	< 0.1%
THB (הטיית לחות טמפרטורה)	85°C/85% RH	1000 שעות	< 0.2%
TC (רכיבת טמפרטורה)	-55°C עד +150°C	1000 מחזורים	< 0.3%