DC/DC电源模块可靠性的研究

对当前较广泛应用的DC/DC电源模块这一多芯片组件(MCM)的可靠性进行了研究.通过对模块使用可靠性的统计,利用ANSYS软件对模块表面温度分布的模拟得出影响其可靠性的关键器件为垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOS)和肖特基势垒二极管(SBD).使用以器件参数退化为基础的恒定电应力、序进温度应力加速寿命试验方法分别获得VDMOS和SBD的失效敏感参数为VDMOS的跨导gm和SBD的反向漏电流IR;VDMOS和SBD的平均寿命分别为1.47×107h和4.3×107h.分析表明,这2种器件参数的退化均与器件的Na+沾污和Si-SiO2界面的退化有关,同时SBD的参数退化还与Al-Si界面的退化有关.

国产晶体管的长期贮存可靠性

测试了存贮24-37年的国产14种型号晶体管的输出特性。贮存37年的3DK7F100只中,1只发生致命性失效;4只晶体管的共射极直流电流放大倍数h_(FE)减小超规范失效,其最大退化率为-50%,年均退化率-1.35%。存贮29年的3DG101F,7只中有3只h_(FE)的减小超过-30%,占该批晶体管43%,h_(FE)最大退化从110减小到73,退化率为-34%。年均退化率-1.2%。存贮30年的J3AX54B h_(FE)增加幅度最大,从120增加到134,增加了12%。年均增加0.4%。测试结果表明:在长期贮存中,晶体管的输出特性会发生退化;h_(FE)值即有增加,也有减小。

三种纵向结构的AlGaN/GaN HFET性能比较

对AlGaN/GaN HFET纵向的常规结构、倒置结构和双异质结进行了研究,结果表明:常规结构的材料生长简单、容易控制,倒置结构的直流性能低于常规结构,而双异质结虽然在材料生长方面较为复杂,但它可以获得较常规结构更为优良的直流特性.

半导体器件热特性的电学法测量与分析

利用电学法测量器件的温升、热阻及进行瞬态热响应分析是器件热特性分析的有力工具．本文利用电学法测量了ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ在等功率下，加热响应曲线随电压的变化，并通过红外热像仪测量其温度分布，结果表明电学法测得的平均温度与温度分布有很大关系．理论计算也表明了这一点．在等功率条件下，电学平均温度随着温度分布趋于均匀而减少．该方法可用来判断器件的热不均匀性．

半导体功率发光二极管温升和热阻的测量及研究

通过电学测量方法得到了半导体功率发光二极管温升与热阻的加热响应曲线.曲线出现一个或多个台阶,反映了其内部的热阻构成与器件物理结构.同时采用遮光法对器件温升及热阻进行了修正.还应用瞬态加热响应原理对功率管的封装结构进行了监测.

基于ANSYS的IGBT热模拟与分析

根据IGBT的基本结构和工作原理,建立了一种新的IGBT三维热模型。运用基于有限元法的分析软件ANSYS,对功率分别为0.5 W、1.0 W、1.5 W、2.0 W条件下的器件热分布进行模拟分析。结果表明,热耦合加剧了器件的自升温,且功率越大,影响越明显。另外,考虑了热导率随温度变化情况下的器件热模拟结果显示:在相同的功率(1 W)条件下,器件最高温升高4.8 K。由模拟结果得到的热阻与红外实测结果基本一致。

电子元器件加速寿命试验方法的比较

加速寿命试验作为可靠性试验的一个组成部分,是控制、提高电子产品可靠性的常用方法。目前有三种加速寿命试验方法:恒定应力、步进应力和序进应力加速寿命试验。简要介绍了加速寿命试验的概念,举例说明这三种方法的实施方案及数据处理,从实际操作角度比较了三种方法的优、缺点,并对其应用情况做了介绍。

Arrhenius方程应用新方法研究

提出了一种快速评价电子元器件的新方法,该方法具有快速、准确、成本低、效率高等优点。利用Arrhenius方程,能快速准确地确定元器件退化的失效敏感参数和退化机理;可对单样品求出与失效机理相关的失效激活能和寿命;通过多样品试验,可得到寿命分布、寿命加速特性和失效率等可靠性参数。以DC/DC电源变换器和高频小功率管3DG130为例,通过实验与现场数据的对比,证明了新方法的正确性和有效性。该方法适用于失效率优于10-7/h(λ<10-7/h)的高可靠性产品的定量评价。

激光二极管正向电特性的精确检测

采用正向交流特性结合I-V特性的方法,检测了激光二极管的串联电阻、理想因子、结电压和结电容与外加电压或电流的关系.首次发现,激光二极管的结电压、串联电阻、理想因子和结电容在阈值附近同时出现了明显的阶跃,之后结电压呈现饱和.此外还观察到,在较低的测试频率和较大的正向电压下,激光二极管的结电容具有负值.

IGBT焊料层中的空洞对器件热可靠性的影响

根据IGBT的基本结构和工作原理,建立了一种新的IGBT三维热模型。该模型考虑了Si材料的温度特性,模拟研究了焊料层空洞对器件热稳定性的影响。研究表明焊料层空洞对IGBT器件的热稳定性有很大的影响。实测结果、超声波显微镜以及红外显微镜的扫描图片证实模拟结果。该研究结果对于改进IGBT器件的可靠性有一定意义,值得器件应用工程师、设计及工艺工程师参考。

非导电样品荷电效应的吸收电流评价方法

在扫描电镜(SEM)中,通过记录和实时处理电子束辐照样品过程中产生的吸收电流Ia,评价非导电样品的荷电效应。对于非导电样品,Ia的绝对值很小,且变化幅度很大,这是电荷在非导电样品表面被捕获、积累和释放过程的直接反映。此外,Ia还可用来评价荷电补偿(改变环境压力、改变成像参数及对样品表面进行导电处理)的效果。

一种IGBT热阻的测量方法

绝缘栅双极晶体管(IGBT)工作时会产生大量的热,这不仅会影响到其工作的可靠性,还会对其周围的电路产生影响,降低整个系统的性能。因此,对其进行准确的温升和热阻测量具有重要意义。阐述了利用电学方法测量IGBT温升和热阻的原理,选取集射极电流恒定、栅极-集电极短路时的集射极电压作为温度敏感参数,给出了测量步骤和测量结果。通过与红外测量结果的对比可以看出该方法具有测量装置简单、测量结果重复性好的优点,可作为测量IGBT温升及热阻的一种方法。

GaAs MESFET正向肖特基结电压温度特性的研究

本文对ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ正向肖特基结电压Ｖｇｓｆ随温度的变化特性进行了测量与分。析，得到了在较宽的温度范围内恒定电流下的Ｖｇｓｆ随温度的变化有很好的线性关系，并发现其温度系数α＝ｄＶｇｓｆ／ｄＴ与测试电流有关，随着Ｉ的增大｜α｜减少．经过对试验点的拟合发现，ｋＴ与Ｉ的变化满足指数关系，且Ｖｇｓｆ随温度的变化曲线在不同的测试电流下具有聚焦特性，即在绝对零度时，不同电流下的Ｖｇｓｆ具有相同的值．据此，我们得到了新的肖特基结电流电压关系式，很好地解释了Ｖｇｓｆ－Ｔ曲线与测试电流的关系及其不同测试电流下的聚焦特性．

基于加速退化晶体管贮存寿命的评估

为探求快速评价国产晶体管长期贮存寿命的方法,对国产3DK105B型晶体管开展了加速退化试验的分析和研究。通过三组不同温、湿度恒定应力的加速退化试验,确定了晶体管的失效敏感参数,利用其性能退化数据外推出样品的寿命;给出了常见的三种分布下的平均寿命,并结合Peck温湿度模型外推出自然贮存条件下本批晶体管的贮存寿命。最后分析了试验样品性能参数退化的原因。试验结果可以为评估国产晶体管的贮存可靠性水平提供一定的参考。

GaN基紫外光探测器研究进展

介绍了不同类型的GaN基半导体光电探测器的结构和性能,回顾了其发展历史,并且综述了GaN基紫外光电探测器的研究新进展。

ZnO单晶薄膜光电响应特性

对采用MOCVD方法沉积的ZnO单晶薄膜的欧姆接触特性、光电特性进行了研究,并对比研究了射频溅射沉积Si O2抗反射膜对ZnO薄膜I-V、光电特性的影响.实验结果表明,非合金Al/ZnO金属体系与n型ZnO形成了良好的欧姆接触,溅射沉积Si O2在ZnO表面引入了载流子陷阱,影响I-V特性,延长了光响应下降时间.ZnO单晶薄膜光电导也具有时间退化现象.

直流和脉冲工作的VDMOS可靠性试验

基于恒定电应力温度斜坡法（CETRM），对工作于直流状态和脉冲状态下的VDMOS功率器件进行可靠性研究，考察了器件阈值电压、跨导以及导通电阻的退化情况，得出在两种工作状态下均是跨导为失效敏感参数。在直流工作状态下，VDMOS失效激活能为0．57～0．68ev，寿命为7．97×10^5—1．15×10^7h；在脉冲工作状态下，VDMOS失效激活能为0．66～0．7eV，寿命为4．3×10^5-4．6×10×10^6h。对跨导的退化机理进行了分析。

DC/DC电源模块的有限元热分析

为解决电源模块的热可靠性问题,利用有限元热分析软件ANSYS对其进行热分析,得到整个模块的温度场分布情况;分析了模块中各生热元件的温升及其之间的热耦合情况;根据热分析结果提出热设计方法。最后,对模块各部分进行重新布局,证实了重新布局后的模块就其热可靠性而言更为合理。

DC/DC模块中功率器件的寿命预计方法

模拟开关电源DC/DC模块内部电路为开关电源中的功率器件—垂直导电双扩散MOS(VDMOS)和肖特基二极管(SBD)—提供恒定电应力,并对其施加温度应力进行加速寿命试验。采用恒定电应力温度斜坡法(CETRM),对开关电源中功率器件VDMOS和SBD的可靠性进行评价;对其失效机理一致性进行分析,计算其失效激活能;并在失效机理一致的范围内外推正常使用条件下的寿命,为开关电源整体可靠性评价提供依据。

基于参数退化法评价功率肖特基二极管寿命

对功率肖特基二极管(SBD)施加恒定电应力、序进温度应力进行退化实验,考察了反向漏电流IR、理想因子n、势垒高度ΦB以及串联电阻RS等参数的退化情况。可以看出,在退化的过程中,SBD的IR增加较快,n逐渐减小,ΦB逐渐增大,而RS则缓慢增加。综合考察这些退化曲线,采用退化最为明显的IR作为失效判据。基于IR参数退化曲线,使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)模型,推导出该功率肖特基二极管的寿命约为4.3×107h,测试结果与实际预测相符。