振動環(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)點的功率VDMOS器件，具有輸入阻抗高、損耗小、開關(guān)速度快、頻率特性好等特點，廣泛應(yīng)用于民用、軍用、電子工業(yè)等領(lǐng)域。由于振動環(huán)境是影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重要因素，因此，研究振動環(huán)境對VDMOS器件可靠性的影響至關(guān)重要。本文對VDMOS器件進(jìn)行振動試驗，采用ANSYS軟件模擬振動環(huán)境下器件的應(yīng)力分布，研究器件失效機(jī)理。
　　本文利用電動振動臺對國內(nèi)外三種不同型號的VDMOS器件進(jìn)行變頻和定頻振動實驗，

2、利用XJ4832大功率半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀測試器件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，模擬器件在振動環(huán)境下振動應(yīng)力分布，分析器件失效模式與失效機(jī)理。
　　實驗結(jié)果表明:變頻振動中，當(dāng)變頻振動頻率對應(yīng)的振動應(yīng)力達(dá)到器件內(nèi)部材料斷裂強(qiáng)度時，三種型號的VDMOS的ID(max)減小的幅度均會超過初始值的20％;定頻振動中，當(dāng)振動應(yīng)力接近但沒有達(dá)到器

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