振動(dòng)環(huán)境下VDMOS器件可靠性研究.pdf

1、兼有雙極晶體管和普通MOS器件優(yōu)點(diǎn)的功率VDMOS器件，具有輸入阻抗高、損耗小、開(kāi)關(guān)速度快、頻率特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于民用、軍用、電子工業(yè)等領(lǐng)域。由于振動(dòng)環(huán)境是影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重要因素，因此，研究振動(dòng)環(huán)境對(duì)VDMOS器件可靠性的影響至關(guān)重要。本文對(duì)VDMOS器件進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，采用ANSYS軟件模擬振動(dòng)環(huán)境下器件的應(yīng)力分布，研究器件失效機(jī)理。
　　本文利用電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)對(duì)國(guó)內(nèi)外三種不同型號(hào)的VDMOS器件進(jìn)行變頻和定頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，

2、利用XJ4832大功率半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀測(cè)試器件VDS-ID特性，利用電子顯微鏡觀察器件外殼和內(nèi)部芯片表面變化;運(yùn)用ANSYS有限元模擬軟件，建立VDMOS器件的三維模型，模擬器件在振動(dòng)環(huán)境下振動(dòng)應(yīng)力分布，分析器件失效模式與失效機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:變頻振動(dòng)中，當(dāng)變頻振動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)應(yīng)力達(dá)到器件內(nèi)部材料斷裂強(qiáng)度時(shí)，三種型號(hào)的VDMOS的ID(max)減小的幅度均會(huì)超過(guò)初始值的20％;定頻振動(dòng)中，當(dāng)振動(dòng)應(yīng)力接近但沒(méi)有達(dá)到器

3、件的斷裂強(qiáng)度時(shí)，隨著振動(dòng)時(shí)間的增加，因振動(dòng)疲勞三種型號(hào)的器件VDS-ID特性均發(fā)生退化。振動(dòng)使器件單胞各層產(chǎn)生應(yīng)變，隨著振動(dòng)頻率和時(shí)間的變化，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，芯片產(chǎn)生微裂紋，并逐漸擴(kuò)展到多個(gè)單胞，同時(shí)引出腳易斷裂，導(dǎo)致器件VDS-ID特性退化。在測(cè)試VDMOS器件在振動(dòng)環(huán)境下的VDS-ID特性時(shí)，由于所加電壓與三種型號(hào)的VDMOS各自的極限電壓相比很小，所以排除所加電壓對(duì)器件VDS-ID特性的影響。
　　模擬結(jié)果表明: