基于电应力损伤特征值的XLPE绝缘电压耐受指数评估方法研究

XLPE绝缘的电压耐受指数n表征绝缘电寿命特性,对加速寿命试验中获取的失效数据进行分析可以获取n值,然而,加速寿命试验中的外施场强与试验所获失效数据的分析方法影响n值的准确性。本文研究电压耐受指数n的评估方法,对XLPE绝缘试样分别进行恒定应力试验与步进应力试验,提出基于损伤特征值的试验数据分析方法,该方法通过损伤矩阵建立试验中累积损伤阈值(Dc)与n的映射关系,以矩阵秩的变化作为n值的选取依据。结果表明:本文所提方法在恒定应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n2=12.43,在步进应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n3=12.04,较线性拟合获取的XLPE绝缘电压耐受指数n1=12.83仅相差3%与6%,且本文所提方法能够节省75%以上的试验时间,验证了该方法的有效性。

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。

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。

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。