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场效应管静电失效与防护措施研究.pdf

  • 上传人:nzm_1956
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  • 上传时间:2019-05-05
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    关 键  词:
    场效应 静电 失效 防护 措施 研究
    资源描述:
    场效应管静电失效与防护措施研究
    电子质量(2016第07期
    场效应管静电失效与防护措施研究
    Study on the MOSFET Failure and Protection to Flectrostatic ischarge
    王殿湘1,任西2,杨洁2,赵力甦2,韩克华(1海军驻西安弹药工程
    代表室,陕西西安710061:2.陝西应用物理化学研究所.陕西西安
    710061)
    Wang Dian-xiang, Ren Xi", Yang Jie, Zhao Li-shu Han Ke-hua (I. Naval Am
    munition Engineering Repre entative (ffie in Xi'an, shaanxi Xi'an 710( 61: 2.Shaanxi Ap-
    plied Physics and Chemistry Research Institute, Shaanxi Xi'an 710061
    摘要:针对某产品中场效应管IRF840参数超标问题,通过理论分析和试验验证,IRF840失效机理为
    C-S间遭受ESD,引起栅氧化层局部损伤,造成C-S漏电流増大,绝缘电阻大大下降,参数超标。从人
    体静电防抑、焊接工艺完善、器件加固设计等方面提出了改进措施,有效防止ESD对产品的损伤。
    关键词:场效应管;失效;静电放电;措施
    中图分类号:TN386.1
    文献标识码:A
    文章编号:1003-01072016)07-0065-03
    Abstract: For some product, electrical characteristic of the MOSFET RF840 exceed the technical indicators
    G-S suffered ESD causing local damage of the gate oxide layer, esulting in increased leakage current e 2
    by the means of theoretical analysis and experimenta verification, R-840 failure mechanisms that etwee
    tween G-S nsulation resistance declined significantly. The improvement measures are put forward from the
    aspects of the human body electrostatic protection, the perfect welding process, device protection design
    which can effectively prevent the damage of ESD to the product
    Key words: MOSFET: Failure: ESD: Measure
    CLC number: TN386 1
    Document code: A
    Article D:1003-0107(2016)07-0065-03
    0引言
    场效应管( MOSFET属于电压控制型半导体器件,具
    1C1
    有击穿电压高、导通电流大、驱动电流小和响应时间快
    15F/35V
    等优点,常用于功率放大、电源变换、电机驱动等电路
    中。另一方面,基于 MOSEET的芯片结构,其属于静电敏
    IRF840
    感器件,设计、使用不当,易受静电放电的不良影响,因
    此应引起设计、使用人员足够的重视。
    2Q3
    1故障现象
    100k
    某产品中使用场效应管( MOSFET,IRF84()进行电
    12x
    源变换,电路原理图如图1所示。成品检验中发现4个
    图1产品电路原理图
    产品的栅极一源极(G-S间)驱动电流技术指标超差,但
    产品功能正常。图1中,12V+,12V-,SWD1通过接插件2 MOSFET失效模式与机理
    与外部连接,实现电源与激励信号的输入
    IRF840是一种 MOSFET器件(主要性能参数如表1
    所示), MOSFET属于电压控制型半导体器件,输人阻抗
    高,驱动电流小,驱动电压2~15V,便于数字器件、光耦
    作者简介:干殿湘1962-),男,高级工程帅,海车高级质量审核员,从事弹药技术管理工作
    电子质量(2016第07期)
    场数应管静电失效与防措施研究
    的控制。装机的200只管了,在使用之前,利用晶体管测流s)入、栅-源國值电正(Vcwb)等参数进行了測试,参数
    试仪对IRF840的漏一源击穿电压(Vms)、饱和漏源电全部合格。
    表1IRF840主要工作参数
    漏一源击穿电压」栅ー源电阻最大满级通态栅一源阅值电乐し开启时间?n)关断时间ta)
    RCS(M9)
    电流A)
    ≥500
    >10
    2-~4
    40
    70
    对大效的4以管子委托771所半导体失效分析中地使其不会出现泄漏电流。
    心完成失效分析。
    第一步,对失效管了进行特性曲线测试,测试仪器3 MOSFET静电防护措施
    为QT-2晶体管图示仪和371B測试仪。根据失效管子
    电参数结果判断,4只管子的栅极漏电流全部不合格
    3.1人体静电防护
    但没有出现完全失效现象,因此初步判断栅极受釗损
    在产品生产过程中,产品需要反复过手、搬运(拷
    伤。管子失效模式为:栅一源漏电流参数超差。
    机、应筛、存放等环节),这些环节当中产生的人体静也
    第二步,对失效管子开帽后,在显微镜下观察,场可能直接或间接作用于产品,也就是对 MOSFET形成静
    效应管内部键合及粘片良好,管芯表面未见异常,但随电放电,因此静电防护不当极易造成 MOSEETT的损伤。
    着损伤程度的不同,与栅极相连的铝条有一处或多处
    依据相关资料提供的数据表明門(如表2所示),即使
    击穿点。
    操作人员穿着良好的防静电服装,依然会形成最
    第三步,对正常的管了进行了静电放电SD试验3.5kV的人体静,因此木经静し泄放,操作人员不能直
    (按GJB128A“半导体分立器件试验方法”中的1020
    接碰触静电敏感器件。
    法)。通过试验发现,当静电电压在1000v以下时,管子
    表2着不同鞋袜人体静电电位(AkV
    栅极未发生损伤;瀞电电压施加至.1500时,管子栅极
    工作服静电位」赤脚「尼龙袜「薄毛袜」导电袜
    发生轻微损伤,G-S间电阻下降到3k2;当电增加到
    2000时,管子栅极发生损伤,,S间电阻下降到
    橡胶底运动鞋20,019.0
    0.6k9,2只管子的电阻与前述失效IRF840的G-S间
    新皮鞋
    5.0
    7.0
    6.0
    阻值相当。经开帽分析,管芯中栅极的铝桥有局部击穿
    表明栅极有大电流通过,归结为静电类应力击穿
    防静电鞋2.04.0
    3.0
    通过ESD模拟试验,复现了同样的故障现象,摒此
    IRF840属于静电感器件,为防止隐患发生,须要
    分析,管子失效机理为:栅极一源极遭受静电放电,引对产品在测试、转运及储存等环节中加强静电防护,严
    研氧化层局部损伤,造成册模一源极间绝缘电阻大大下格遊守操作规程,在此过程中,凡是接触产品的所有人
    降,漏电流增大,参数超标。此外,此次管予失效是属于员,应佩戴防静电腕带,穿戴
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