功率肖特基二極管的可靠性研究.pdf

1、肖特基二極管(SBD)作為中、低功率DC/DC電源模塊內(nèi)整流器件的主要選擇，廣泛應(yīng)用于航空航天和艦載武器裝備中。由于工作中SBD的高功耗以及由此引起的自升溫，其可靠性受到嚴(yán)重影響，是電源模塊中最容易失效的器件之一。目前對(duì)SBD進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)主要是依照國(guó)軍標(biāo)548A、美軍標(biāo)1016等恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其缺點(diǎn)為所需的樣品較多、時(shí)間較長(zhǎng)、費(fèi)用高、效率低，不適于快速評(píng)估目前可靠性要求較高的SBD器件。而恒定電應(yīng)力溫度斜坡法(CETR

2、M)能夠很好的解決上述問(wèn)題。 本文使用恒定電應(yīng)力溫度斜坡法(CETRM)評(píng)價(jià)了DC/DC電源模塊中關(guān)鍵器件SBD的可靠性，主要進(jìn)行了以下三方面的工作： (1)在高溫條件下，通過(guò)測(cè)得SBD在高溫環(huán)境下的I-V特性曲線，提取出各支管子的理想因子n和勢(shì)壘高度φB這兩個(gè)主要參數(shù)，得出SBD的理想因子n隨著溫度的增加而減小，勢(shì)壘高度φB隨著溫度的增加而增加的結(jié)論；通過(guò)SBD在高溫環(huán)境下的C-V特性曲線，提取出各支管子勢(shì)壘高度φB，

3、得出的勢(shì)壘高度φB隨著溫度的增加而減小。這個(gè)變化趨勢(shì)與通過(guò)I-V特性曲線提取出的勢(shì)壘高度的變化剛好相反。 (2)利用紅外熱像儀對(duì)SC070H150A SBD正、反向工作時(shí)的芯片表面溫度掃描。雖然SBD在反向工作時(shí)，流經(jīng)SBD的反向電流很小，但反向工作時(shí)SBD的芯片表面溫度分布不均勻，局部的峰值溫度超過(guò)SBD正向工作時(shí)的芯片溫度。所以SBD在反向工作時(shí)的失效不容忽視。 (3)利用溫度斜坡法模型，對(duì)SC070H150A SB

4、D進(jìn)行直流電應(yīng)力、序進(jìn)溫度應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)，得到SBD反向漏電流IR、勢(shì)壘高度φB以及理想因子n的退化曲線，確定出失效敏感參數(shù)為反向漏電流IR，并在失效機(jī)理一致的溫度范圍內(nèi)求出了3只樣品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室溫工作時(shí)樣品的壽命分別為tC1=8.98×107 hr，tC3=4.8×107 hr，tC4=3.65×107 hr。證明了溫度斜坡法可以用于預(yù)測(cè)大功率SBD的壽命。