功率MOSFET退化建模及壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、功率MOSFET是電路與電子系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵元器件。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,功率MOSFET是系統(tǒng)中失效率最高的部件。而整個壽命周期以性能退化失效為主。因此,本文以退化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立功率MOSFET受外部環(huán)境應(yīng)力和時間影響的退化模型,通過該模型預(yù)測壽命。另外,提出基于支持向量機的功率MOSFET剩余壽命預(yù)測方法。整個研究思路對電子元器件的可靠性評估有重要的理論意義和實用價值。
　　本文首先對功率MOSFET主要失效模式與失效機理進行分

2、析。通過失效物理模型和實際試驗確定閾值電壓、溝道電阻為其退化過程中敏感參數(shù)。提出了功率MOSFET退化建模、壽命預(yù)測方法及可靠性評價的總體研究方案。
　　對功率MOSFET敏感參數(shù)退化建模,設(shè)計溫度、電壓、電流三種應(yīng)力條件的加速退化試驗,并研究基于小波分析和平穩(wěn)時間序列分析的數(shù)據(jù)趨勢項提取方法,求解各參數(shù)溫度條件歸一化公式。分別建立閾值電壓和溝道電阻的環(huán)境應(yīng)力退化模型。對模型精度檢驗及實際數(shù)據(jù)檢驗的結(jié)果表明,模型的精度在可接受的范

3、圍內(nèi)。
　　采用求得的模型對某條件下功率MOSFET壽命進行預(yù)測。并采用支持向量機的方法,以退化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對剩余壽命進行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明,相同條件下支持向量機預(yù)測結(jié)果精度較高。而模型預(yù)測法適用于以外部應(yīng)力作為輸入量的可靠性設(shè)計中,支持向量機預(yù)測法適用于特定條件的功率MOSFET剩余壽命預(yù)測。采用基于隨機過程的正態(tài)分布思想,推導(dǎo)某環(huán)境條件下功率MOSFET壽命分布,并得到可靠度及中位壽命等可靠性指標。
　　研制功率MOSFE