半导体分立器件的失效与预防分析,什么是半导体分立器件和集成电路？

半导体分立器件的失效与预防分析

什么是半导体分立器件和集成电路？半导体分立器件自20世纪50年代问世以来，在电子产品的发展中发挥了重要作用。现在，虽然集成电路已经被广泛使用并在许多场合取代了晶体管，但是应该相信晶体管在任何时候都不会被完全丢弃。因为晶体管有自己的特性，所以它们也可以用在电子产品中。

求助GB4936.1半导体分立器件总规范

您是否正在寻找GB/T 4589.1-2006《半导体器件第10部分:分立器件和集成电路通用规范》，请参见附件。请下载并参考半导体分立器件对半导体晶体二极管、半导体三极管、简称二极管、三极管和半导体特殊器件的一般参考 功率电子器件(Power Electronic Device)，也称为功率半导体器件，主要用于控制电路中功率设备和大功率电子器件的功率转换(通常指数万到数千的电流，芯片是集成电路的统称，分立器件指除集成电路以外的器件，如三极管、二极管等。，它们是相互补充的。为了简化硬件结构和提高电路可靠性，在构建电路解决方案时，通常选择集成电路作为主要分立元件作为辅助构建思路 目前，大多数交易者都在市场上，许多交易者的产品质量参差不齐。用于产品内部电子元件的产品需要更好的质量。在东莞，东莞南京电子是一个电子元件，并一直在相互合作。质量更好，交货准时。 艾吉新和常甸在中国很有名。我公司是爱奇信的合作客户。艾吉新的技术服务相对专业。

什么是半导体分立器件和集成电路？

什么是半导体分立器件和集成电路？半导体分立器件自20世纪50年代问世以来，在电子产品的发展中发挥了重要作用。现在，虽然集成电路已经被广泛使用并在许多场合取代了晶体管，但是应该相信晶体管在任何时候都不会被完全丢弃。因为晶体管有自己的特性，所以它们也可以用在电子产品中。

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半导体分立器件的失效与预防分析范文

半导体纸模型三:

主题:关于半导体分立器件故障和预防的讨论

为了研究电应力作用下影响半导体分立器件可靠性的因素，对元器件失效进行了详细的分析和研究，并提出了防止半导体分立器件失效的有效措施和建议。

关键词:半导体；设备；失败；预防；

随着当今社会的快速发展，电子信息技术得到了广泛的应用。与此同时，大功率器件也呈现出快速发展的趋势。这里所指的具有较高功率的器件通常是指在1200伏电压和100安电流的控制范围内的器件，而不会损坏或破坏半导体的分立器件。因此，这种优异的性能保证也使得这些大功率半导体分立器件在一些新型大型飞机上获得了一些非常普遍和广泛的应用效果。然而，也因为供电系统在飞机的各种系统中也处于非常关键和重要的位置，特别是在电力损耗、不平衡、谐波、峰值电压和浪涌电压等电子应力的进一步作用下，给大功率半导体分立器件的性能和使用寿命带来了许多严重的威胁和隐患，并且出现了许多严重而常见的问题，进一步影响飞行训练和战争训练案例等。那么，如何进一步有效解决这一问题，如何发挥大功率半导体分立器件的可靠性，如何使大功率半导体分立器件具有高强度性能和抗过大电应力的能力，这些都是对整个飞机的供电系统和系统异常而关键的问题。

1半导体分立器件故障分析的目的

大功率半导体分立器件失效分析的目的实际上是对一些失效器件进行一系列严格的审查和检查，以进一步验证它们的失效模式、原因、过程、取向、原理和一系列结果。同时，还必须防止这种故障或类似的故障机制再次发生，并且还必须对这种半导体分立器件的制造、设计、验证和改进进行一系列工作协调和指导。因此，有必要进一步选择正确的故障分析方法和思路，以便最终获得问题的最佳解决方案。

2大功率半导体分立器件故障分析所需的设备和应用数据

故障分析实验室的建立应具备相应的设备和一些必要的数据:首先，应具备能够测试一些相关电气参数的设施和设备，以测试设备的电气特性。例如:晶体管性能分析曲线仪、显示波长装置、电流表、测量装置参数的仪器、电压表、信号发生器等。第二是要有一些微检测设备，可以在器件、芯片或衬底等外部进行一系列表面斑点测试。根据规定的要求。例如，各种显微镜、射线照相和荧光透视系统、电子扫描设备等。第三是对这种大功率半导体器件的结构和成分进行有效物理和化学分析和研究的设施。例如红外扫描设备、激光扫描设备、声学检测设备、光辐射显微镜和气相光谱仪等。第四，一些辅助应用设备在失效过程中的分析。如各种应力计、测试仪器、启封工具、高低温测量箱等。第五是去除金属层、钝化层、氧化层和一系列染色、氧化和腐蚀的一些化学物质，在没有类别和药物的情况下使用等。

3大功率半导体器件故障分析确定

器件故障分析人员必须具备一定的相关专业知识，如:半导体器件专业知识、器件设计常识、制造工艺、测试管理、可靠性评估、可靠性标准以及物理、化学、冶金等相关可靠性专业知识。，且必须具有一定的专业实践经验，并经过正式的专业技能培训合格。

4半导体器件故障现场分析

半导体器件的失效分析研究者不仅要有失效器件的物理对象，还要有失效器件的某些数据和信息。一是掌握失败的基本信息。这里主要包括出厂日期、生产标准和批号、半导体器件的数量和相应的器件失效次数、失效器件的来源、失效的主要阶段和特征、失效过程现象以及一些主要特征和参数。第二是故障点提供的信息。它主要指半导体器件失效时的环境和应力，也指半导体器件的工作时间。然而，测试中失效器件的平方根是测试类型、时间、应力以及每个周期中提供的各种参数的变化。运输过程中发生故障的设备也属于整个机器生产过程中的一个阶段，这些主要阶段设备发生故障时的项目因素和应力也属于现场信息的范围。整机使用的故障装置包括整机的方位、工作环境、工作时间和整机的经验、故障装置对整机的意义、其重要作用及其降额因素、工作偏差程度、输入输出等共同特征，以及拆卸故障装置时应注意的异常情况和环境，并记录整机工作故障发生的现象和规律。第三是半导体器件结构和工艺之间的信息:包括一些设计功能、器件结构和组成、工艺材料和信息材料等。

5大功率半导体器件故障分析仪研究综述

在一系列的研究和分析中，我们必须首先真正掌握一些设备故障现场的必要信息，故障设备可靠参数测试的一些不可缺少的结果，以及设备故障原因和模式要求的最终包含和确认信息，以及进一步的观察结果等。然后，有必要进一步分析和研究故障的原理，做出相对有根据的假设和定义，以便能够掌握正确判断故障分析仪的研究的方法和手段，并确定具体的分析步骤来应对必要的检查过程。

6大功率半导体分立器件故障分析程序和步骤

该程序非常严格和正式，是分析和研究设备故障的集中总结和方法的有机结合。其主要步骤和检查分析顺序是从外部开始，然后进行内部检查。其原则是先进行无损、半无损和后破坏性的分析和研究原则和规则。有必要根据设备类型、包装环境和形式以及报告中提出的一系列故障模式因素，进一步确定是否采用故障分析和总结程序。必要时，还可以进行一系列程序修改和附加条件的测试总结。具体步骤如下:一是修改和完善设备故障历史记录；二是进行必要的微观外观检查；第三是验证和建立必要的电气性能故障程序。四是从两个方向进行射线无损检测。第五，进一步拟定可能的失效模式机理和原则，进行密封性能、电气性能和环境试验等。

7大功率半导体分立器件故障的主要原因

7.1设备因缺陷导致的故障原因

半导体分立器件本身可能具有某些缺陷，例如表面裂纹、金属属性电转移、氧化物层中的某些缺陷、金属化的不良反应、半导体应用材料中的缺陷、表面不清洁和空孔焊料中的缺陷等。其中，最常见的是焊料的空孔缺陷。缺陷的根本原因是整流二极管由于工作时间长而产生大量热量，并沿管体的相关部分进行一系列传热工作。当热量传递到芯片的焊料结合面时，如果芯片焊料的结合面接触良好，热量将直接传递到散热器，散热器将热量扩散辐射到空空气中，从而达到有效散热的效果和目的。然而，由于这些半导体分立器件的制造工艺，也由于一些工艺失败的原因，一些气泡形空孔将在一些焊料中形成。该空孔很可能导致低传热系数，并成为传热性能差的导体。直接后果是分立器件的散热性能很差。如果热量集中在一起，某个局部范围和区域内的温度会瞬间上升。然而，这些存在于空孔中的气体也会在热循环的作用下产生膨胀和收缩应力。然后，这些空孔将成为这些过去应力集中发生的地方，形成一个接一个的应力集中点。然而，由于热传递是一个连续的过程，所产生的应力将在中间不间断地继续，这将导致应力在这种连续应力的作用下持续向四周扩展，并最终产生许多裂纹。这些裂纹将在持续应力的作用下逐渐扩展，并逐渐向器件内部延伸，最终导致宏观裂纹的发生和出现。上述解释也是应力裂纹最根本和最直接的原因。然后，在热量集中和释放的过程中，裂纹产生的裂纹程度会逐渐增大，进一步扩展和发展裂纹，最终导致整流二极管短路。在大电流的冲击下，半导体分立器件的现象和故障最终会发生。

7.2不当使用导致的故障故障

当使用一些半导体分立器件时，由于各种不确定因素，会产生一些不适当的影响，最终可能导致高故障率的发生和出现，有些甚至可能达到50%以上的结果。一是主要原因，主要是由于所应用电路系统的设计缺陷，导致在合理使用分立器件时出现过电流、过高压、过高功率等现象，导致失效结果。第二个是系统中具有电气性能的过高功率负载。由于缺乏有效的保护手段，分立器件将会失效。第三，在应用系统的使用过程中，没有合理采用一些标准的、严格的防静电有效方案。第四，设备的设计者不精通自己的业务工作，对部件的使用条件缺乏一定的了解和理解，使得所使用的部件并不真正符合使用要求和标准，导致部件的长期非标准使用超出了应力条件和范围，导致部件失效。

8半导体分立器件故障的预防

实验表明，元器件的失效与工作电压直接或间接相关，工作过电压会缩短元器件的使用寿命。特别是在飞机的供电系统设备中，至少有数百个具有传感性能的电气设备。此外，这些具有传感性能的电气设备在短时间内也呈现连续不间断的工作状态，当感性负载与电网断开时，也会出现峰值电压现象。这种现象给设备本身带来了非常大的破坏性影响。为了避免这种现象的再次发生，可以采用两种有效的预防方法:一种是在产生较高峰值电压的设备和装置的出口采取称为削峰的预防措施，以有效地将这种破坏性峰值电压限制在元件本身的电路周期内，并防止峰值电压进入配电设置系统和网络；其次，在装置电源非常集中的入口处，吸收装置用于有效吸收峰值电压，以防止配电系统中的峰值电压进入配电系统。

参考

张付喜。飞机电源系统[。大连:大连理工大学论文，2011，32 (3) :130。

郭永吉。电力系统可靠性分析[。北京:清华大学出版社，2011，1 (366) :130。

刘明智可靠性试验[。北京:电子工业出版社，2010，33 (12) :27。

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