功率MOSFET退化建模及壽命預(yù)測(cè)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(jì)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(gè)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(shí)間影響的退化模型,通過(guò)該模型預(yù)測(cè)壽命。另外,提出基于支持向量機(jī)的功率MOSFET剩余壽命預(yù)測(cè)方法。整個(gè)研究思路對(duì)電子元器件的可靠性評(píng)估有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文首先對(duì)功率MOSFET主要失效模式與失效機(jī)理進(jìn)行分

2、析。通過(guò)失效物理模型和實(shí)際試驗(yàn)確定閾值電壓、溝道電阻為其退化過(guò)程中敏感參數(shù)。提出了功率MOSFET退化建模、壽命預(yù)測(cè)方法及可靠性評(píng)價(jià)的總體研究方案。
　　對(duì)功率MOSFET敏感參數(shù)退化建模,設(shè)計(jì)溫度、電壓、電流三種應(yīng)力條件的加速退化試驗(yàn),并研究基于小波分析和平穩(wěn)時(shí)間序列分析的數(shù)據(jù)趨勢(shì)項(xiàng)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(duì)模型精度檢驗(yàn)及實(shí)際數(shù)據(jù)檢驗(yàn)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(duì)某條件下功率MOSFET壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。并采用支持向量機(jī)的方法,以退化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明,相同條件下支持向量機(jī)預(yù)測(cè)結(jié)果精度較高。而模型預(yù)測(cè)法適用于以外部應(yīng)力作為輸入量的可靠性設(shè)計(jì)中,支持向量機(jī)預(yù)測(cè)法適用于特定條件的功率MOSFET剩余壽命預(yù)測(cè)。采用基于隨機(jī)過(guò)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(biāo)。
　　研制功率MOSFE