Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Силовые полупроводниковые приборы

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 [129] 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143

в области физики отказов СПП наше рассмотрение механизмов отказа в данном параграфе будет носить феноменологический (и, безусловно, поверхностный) характер.

Отказы в объеме СПП вызываются имеющимися и возникающими в процессе работы дефектами и неоднородностями материала. Они бывают следующих видов [8.72]:

1) точечные-вакансии, междоузельные атомы и др.

2) одномерные-дислокации;

3) двумерные-границы зерен, дефекты упаковки и др.;

4) трехмерные-пустоты, включения и др.

Есть основания считать, что точечные дефекты из-за их малости оказывают наименьшее влияние на процессы деградации. Дислокации оказывают на параметры СПП и положительное, и отрицательное действие [8.73], в частности они могут влиять на ВАХ и время жизни. Двумерные и трехмерные дефекты, как правило, приводят к «мягким» ВАХ, т. е. к увеличению /р, Ir, и уменьшают время жизни. В [8.74] показано, что причиной снижения напряжения пробоя у высоковольтных СПП являются не дефекты, а лока.чьное уменьшение удельного сопротивления, вызываемое наличием неконтролируемых примесей типа магний, сера, железо. Конкретная кинетика процессов, приводящих от некоторой неоднородности или от того или иного дефекта к отказу, к сожалению, неизвестна. В объеме она может быть связана с движением дислокаций, с рекристаллизацией и распадом твердых растворов и т. п. На поверхности она может быть связана с перемещением ионов различных примесей под действием сильных электрических полей. Состояние поверхности СПП очень чувствительно к наличию различного рода примесей, при этом многие загрязнения могут находиться на стенках корпуса, на поверхности термокомпенсатора и прокладок и т. п., что не позволяет выявить их при контроле ВАХ caiviHX. структур.

Для ознакомления с физикой явлений на поверхности СПП рекомендуем обратиться к [8.75]. Отметим, что отказы в объеме и на поверхности могут происходить как в циклических, так и в нециклических режимах работы. Что касается отказов в области контактных соединений, то они более характерны для циклических режимов, при этом для режима термоциклирования в случае СПП паяной конструкции механизм отказов известен давно [1.2]. Дело в том, что в этом случае СПП представляет собой сборку из нескольких слоев различных материалов с различными коэффициентами линейного расширения. Попеременное нагревание и охлаждение СПП приводит к тому, что припой испытывает значительные механические нагрузки в области пластических деформаций, откуда и возникает выражение типа (8.6). В случае СПП прижимной



Таблица 8.9. Данные по причинам отказа

Причина отказа

Критический фактор

Значение критического фактора и источник данных

Режим

Локальное расплавление кремния

Температура

1100-1400

1000

1400

8.10 8.42 8.38

Шнурование прямого тока

»

300-600 450-650

[8.10 8.38

Шнурование обратного тока

»

[4.2]

Нарушение запирающей способности

»

120-200

[4.2]

Деградация статических параметров

»

900-1000 . -

[4.2]

Нарушение динамической теплостойкости

Энергия

900-1000

[4.2]

. н

Испарение, эрозия кремния

Температура

[8.10]

п, н

Тепловая нестабильность

»

[8.10,

8.38]

П, Н

Расплавление припоя

»

577 [8.42]

п, н

Старение кремния из-за усталостных деформаций

Механическое напряжение из-за перепада температур Энергия

[8.10

[8.61-8.65, 8.77 Д7=100-250

[4.2]

Механическое разрушение из-за деформации

Энергия

Энергия Н- скорость изменения мощности

0,2 Дж

8.78 8.78]

Примечание. Н-неповторяющийся режим, П-повторяющийся режим. Все температуры в таблице приведены в градусах Цельсия.

конструкции механизмы отказов контактных соединений в СП пока не вполне ясны. В работе [8.7] предложено по меньшей мере три таких механизма: истирание, усталостная деструкция и залипание.

По-видимому, больше всего публикаций посвящено пучению отказов в режиме импульсной циклостойкости (эффект dildt). Однако механизмы отказов в этом режиме нельзя еще считать установленными. В табл. 8.9 кратко суммированы данные по причинам отказов СПП при воздействии больших dijdt. Анализ показал, что в большинстве из них изучаются не механизмы отказов, а те явления, которые происходят с электрическим режимом и прибором, когда уже , произошла полная или



частичная деградация какого-либо параметра СПП. Возможной физической причиной отказов тиристоров в длительных РЭ при высоких значениях dildt могут быть усталостные явления в кремнии, вызванные локальными термоциклами [8.43]. В работе [8.79] предложена другая модель, по которой зарождение и рост микротрещин происходят по механизму эффекта Ребиндера, а уже далее рост этих микротрещин приводит к отказам. Что же касается режима токовых перегрузок, то выше уже отмечалось, что физические процессы, приводящие к отказам при многократном возействии тока допустимой амплитуды, не изучены.

8.5. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СПП - В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ

В настоящем параграфе изложены методы расчета ПН СПП в различных РЭ. Прежде чем излагать непосредственно методы расчета ПН, необходимо отметить следующее.

Методы расчета ПН СПП не дают и не могут давать точные значения ПН, а лишь позволяют оценить их с определенной достоверностью в зависимости от развитости этих методов, адекватности заложенных в их основу априорных принципов, детальности учета различных факторов, влияющих на ПН, и т. п. Причиной этого являются два ограничения, присущих проблеме надежности.

Во-первых, расчет ПН любого элемента есть предсказание его будущего по недостаточно хорошо известному настоящему и прошлому его самого или его аналога.

Во-вторых, надежность зависит не только от свойств самого СПП, но и от условий его применения, вследствие чего значения ПН в том или ином РЭ могут быть получены, строго говоря, лишь при работе СПП именно в этом фиксированном режиме.

Из-за наличия первого ограничения при расчетах ПН используют вероятностный подход, о чем мы уже говорили.

Из-за наличия второго ограничения следовало бы иметь данные о ПН всех типов СПП во всех режимах работы. Это, конечно же, невозможно. Поэтому наличие методов расчета ПН СПП в различных РЭ требует, чтобы были решены следующие задачи:

1) вьщелены эквивалентные по критерию надежности режимы;

2) разработаны методики расчета ПН СПП в выделенных режимах;

3) разработаны методики пересчета ПН от одних режимов к другим.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 [129] 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143



0.039
Яндекс.Метрика