MOSFET ವೈಫಲ್ಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ: ತಿಳುವಳಿಕೆ, ತಡೆಗಟ್ಟುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪರಿಹಾರಗಳು

ತ್ವರಿತ ಅವಲೋಕನ:ವಿವಿಧ ವಿದ್ಯುತ್, ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡಗಳಿಂದಾಗಿ MOSFET ಗಳು ವಿಫಲಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಈ ವೈಫಲ್ಯ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಈ ಸಮಗ್ರ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೈಫಲ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ತಡೆಗಟ್ಟುವ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಪರಿಶೋಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯ MOSFET ವೈಫಲ್ಯ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಕಾರಣಗಳು

1. ವೋಲ್ಟೇಜ್-ಸಂಬಂಧಿತ ವೈಫಲ್ಯಗಳು

ಗೇಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸ್ಥಗಿತ
ಹಿಮಪಾತದ ಸ್ಥಗಿತ
ಪಂಚ್-ಥ್ರೂ
ಸ್ಥಿರ ವಿಸರ್ಜನೆ ಹಾನಿ

2. ಥರ್ಮಲ್-ಸಂಬಂಧಿತ ವೈಫಲ್ಯಗಳು

ದ್ವಿತೀಯಕ ಸ್ಥಗಿತ
ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ
ಪ್ಯಾಕೇಜ್ ಡಿಲೀಮಿನೇಷನ್
ಬಾಂಡ್ ವೈರ್ ಲಿಫ್ಟ್-ಆಫ್

ವೈಫಲ್ಯ ಮೋಡ್	ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾರಣಗಳು	ಎಚ್ಚರಿಕೆ ಚಿಹ್ನೆಗಳು	ತಡೆಗಟ್ಟುವ ವಿಧಾನಗಳು
ಗೇಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ವಿಭಜನೆ	ವಿಪರೀತ VGS, ESD ಘಟನೆಗಳು	ಗೇಟ್ ಸೋರಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ	ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರಕ್ಷಣೆ, ESD ಅಳತೆಗಳು
ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ	ಅತಿಯಾದ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಸರ್ಜನೆ	ಏರುತ್ತಿರುವ ತಾಪಮಾನ, ಕಡಿಮೆ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ವೇಗ	ಸರಿಯಾದ ಥರ್ಮಲ್ ವಿನ್ಯಾಸ, ಡಿರೇಟಿಂಗ್
ಹಿಮಪಾತದ ಸ್ಥಗಿತ	ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಪೈಕ್ಗಳು, ಅನ್ಕ್ಲ್ಯಾಂಪ್ಡ್ ಇಂಡಕ್ಟಿವ್ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್	ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್	ಸ್ನಬ್ಬರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು, ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹಿಡಿಕಟ್ಟುಗಳು

ವಿನ್ಸೋಕ್ನ ದೃಢವಾದ MOSFET ಪರಿಹಾರಗಳು

ನಮ್ಮ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ MOSFET ಗಳು ಸುಧಾರಿತ ರಕ್ಷಣಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ:

ವರ್ಧಿತ SOA (ಸುರಕ್ಷಿತ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಪ್ರದೇಶ)
ಸುಧಾರಿತ ಉಷ್ಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ
ಅಂತರ್ನಿರ್ಮಿತ ESD ರಕ್ಷಣೆ
ಹಿಮಪಾತ-ರೇಟೆಡ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು

ಸಂರಕ್ಷಿತ MOSFET ಸರಣಿಯನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಿ

ವೈಫಲ್ಯದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ವಿವರವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಗೇಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ವಿಭಜನೆ

ನಿರ್ಣಾಯಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳು:

ಗರಿಷ್ಠ ಗೇಟ್-ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್: ±20V ವಿಶಿಷ್ಟ
ಗೇಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ದಪ್ಪ: 50-100nm
ವಿಭಜನೆ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ: ~10 MV/cm

ತಡೆಗಟ್ಟುವ ಕ್ರಮಗಳು:

ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕ್ಲ್ಯಾಂಪ್ ಅನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿ
ಸರಣಿ ಗೇಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ
ಟಿವಿಎಸ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಿ
ಸರಿಯಾದ PCB ಲೇಔಟ್ ಅಭ್ಯಾಸಗಳು

ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ವೈಫಲ್ಯ ತಡೆಗಟ್ಟುವಿಕೆ

ಪ್ಯಾಕೇಜ್ ಪ್ರಕಾರ	ಗರಿಷ್ಠ ಜಂಕ್ಷನ್ ತಾಪ	ಶಿಫಾರಸ್ಸು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಡೀಟಿಂಗ್	ಕೂಲಿಂಗ್ ಪರಿಹಾರ
TO-220	175°C	25%	ಹೀಟ್‌ಸಿಂಕ್ + ಫ್ಯಾನ್
D2PAK	175°C	30%	ದೊಡ್ಡ ತಾಮ್ರದ ಪ್ರದೇಶ + ಐಚ್ಛಿಕ ಹೀಟ್‌ಸಿಂಕ್
SOT-23	150°C	40%	ಪಿಸಿಬಿ ತಾಮ್ರ ಸುರಿಯುವುದು

MOSFET ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಗಾಗಿ ಅಗತ್ಯ ವಿನ್ಯಾಸ ಸಲಹೆಗಳು

PCB ಲೇಔಟ್

ಗೇಟ್ ಲೂಪ್ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿ
ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಸಿಗ್ನಲ್ ಮೈದಾನಗಳು
ಕೆಲ್ವಿನ್ ಮೂಲ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಬಳಸಿ
ಪ್ಲೇಸ್‌ಮೆಂಟ್ ಮೂಲಕ ಥರ್ಮಲ್ ಅನ್ನು ಆಪ್ಟಿಮೈಜ್ ಮಾಡಿ

ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ರಕ್ಷಣೆ

ಸಾಫ್ಟ್-ಸ್ಟಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿ
ಸೂಕ್ತವಾದ ಸ್ನಬ್ಬರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ
ರಿವರ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಸೇರಿಸಿ
ಸಾಧನದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಿ

ರೋಗನಿರ್ಣಯ ಮತ್ತು ಪರೀಕ್ಷಾ ವಿಧಾನಗಳು

ಮೂಲ MOSFET ಪರೀಕ್ಷಾ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್

ಸ್ಥಾಯೀ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಪರೀಕ್ಷೆ
- ಗೇಟ್ ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (VGS(th))
- ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ (RDS(ಆನ್))
- ಗೇಟ್ ಲೀಕೇಜ್ ಕರೆಂಟ್ (IGSS)
ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪರೀಕ್ಷೆ
- ಬದಲಾಯಿಸುವ ಸಮಯಗಳು (ಟನ್, ಟಾಫ್)
- ಗೇಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
- ಔಟ್ಪುಟ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್

Winsok ನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ವರ್ಧನೆ ಸೇವೆಗಳು

ಸಮಗ್ರ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ವಿಮರ್ಶೆ
ಉಷ್ಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್
ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಪರೀಕ್ಷೆ ಮತ್ತು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ
ವೈಫಲ್ಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಬೆಂಬಲ

ವೈಫಲ್ಯದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ವಿನಂತಿಸಿ
ತಾಂತ್ರಿಕ ಬೆಂಬಲ

ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳು ಮತ್ತು ಜೀವಮಾನದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಪ್ರಮುಖ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಮೆಟ್ರಿಕ್ಸ್

FIT ದರ (ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಫಲತೆಗಳು)

ಪ್ರತಿ ಬಿಲಿಯನ್ ಸಾಧನ-ಗಂಟೆಗಳಿಗೆ ವೈಫಲ್ಯಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ

0.1 - 10 FIT

ವಿನ್ಸೋಕ್‌ನ ಇತ್ತೀಚಿನ MOSFET ಸರಣಿಯನ್ನು ನಾಮಮಾತ್ರದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಆಧರಿಸಿದೆ

MTTF (ವೈಫಲ್ಯಕ್ಕೆ ಸರಾಸರಿ ಸಮಯ)

ನಿಗದಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ಜೀವಿತಾವಧಿ

>10^6 ಗಂಟೆಗಳು

TJ = 125 ° C ನಲ್ಲಿ, ನಾಮಮಾತ್ರ ವೋಲ್ಟೇಜ್

ಬದುಕುಳಿಯುವ ದರ

ಖಾತರಿ ಅವಧಿಯನ್ನು ಮೀರಿ ಉಳಿದಿರುವ ಸಾಧನಗಳ ಶೇಕಡಾವಾರು

99.9%

5 ವರ್ಷಗಳ ನಿರಂತರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯಲ್ಲಿ

ಲೈಫ್ಟೈಮ್ ಡಿರೇಟಿಂಗ್ ಅಂಶಗಳು

ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸ್ಥಿತಿ	ಡಿರೇಟಿಂಗ್ ಫ್ಯಾಕ್ಟರ್	ಜೀವಮಾನದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ
ತಾಪಮಾನ (ಪ್ರತಿ 10 ° C ಗಿಂತ 25 ° C)	0.5x	50% ಕಡಿತ
ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಒತ್ತಡ (ಗರಿಷ್ಠ ರೇಟಿಂಗ್‌ನ 95%)	0.7x	30% ಕಡಿತ
ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ (2x ನಾಮಮಾತ್ರ)	0.8x	20% ಕಡಿತ
ಆರ್ದ್ರತೆ (85% RH)	0.9x	10% ಕಡಿತ

ಜೀವಮಾನದ ಸಂಭವನೀಯತೆ ವಿತರಣೆ

MOSFET ಜೀವಿತಾವಧಿಯ ವೈಬುಲ್ ವಿತರಣೆಯು ಆರಂಭಿಕ ವೈಫಲ್ಯಗಳು, ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ವೈಫಲ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಬಳಲಿಕೆಯ ಅವಧಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ

ಪರಿಸರದ ಒತ್ತಡದ ಅಂಶಗಳು

ತಾಪಮಾನ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್

85%

ಜೀವಿತಾವಧಿ ಕಡಿತದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ

ಪವರ್ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್

70%

ಜೀವಿತಾವಧಿ ಕಡಿತದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ

ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡ

45%

ಜೀವಿತಾವಧಿ ಕಡಿತದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ

ವೇಗವರ್ಧಿತ ಜೀವನ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು

ಪರೀಕ್ಷಾ ಪ್ರಕಾರ	ಷರತ್ತುಗಳು	ಅವಧಿ	ವೈಫಲ್ಯ ದರ
HTOL (ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಜೀವನ)	150°C, ಗರಿಷ್ಠ VDS	1000 ಗಂಟೆಗಳು	< 0.1%
THB (ತಾಪಮಾನ ಆರ್ದ್ರತೆಯ ಪಕ್ಷಪಾತ)	85°C/85% RH	1000 ಗಂಟೆಗಳು	< 0.2%
TC (ತಾಪಮಾನ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್)	-55 ° C ನಿಂದ +150 ° C	1000 ಚಕ್ರಗಳು	< 0.3%