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導致快恢復二級管過熱失效的原因是什么?

2022-06-20 11:44:30  

因為最近國產氮化硅企業也迎來了一波新的融資熱潮,半導體行業大動作頻頻不斷,那我們就來聊聊半導體快恢復二極管,它過熱失效是因為什么導致的。

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過熱失效是指快恢復二極管工作時造成的功率消耗增加,超過了器件所允許的最高結溫 Tjm,造成器件的熱擊穿。過熱破壞與裝置的工作溫度有關,一般采用本征溫度 Tint來預測器件在溫度上升時的破壞機制。當溫度升高時,載流子濃度 ni (T)等于襯底摻雜濃度 ND的溫度。隨著溫度的升高,載體濃度呈指數級增加。Tint與摻雜濃度有關,而普通的高壓設備 Tint要遠低于低壓裝置。因為材料、工藝等因素的影響,器件 Tjm一般比 Tint小得多。


因為實際器件并不在熱平衡狀態下工作,因此也需要考慮器件工作方式與溫度的關系。例如,在逆變器中,通過電流傳導所產生的功率消耗,截止狀態是由漏電電流引起的,而在逆向恢復過程中由高反向電壓所產生的功耗,都會使器件的工作溫度升高,并在溫度和電流之間引起正向反饋,最終發生熱擊穿。因此,熱擊穿發生的條件是,熱產生的功率密度大于由器件封裝系統確定的耗散功率密度。為防止設備的熱失效,一般將其工作溫度控制在 Tjm以下。


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如果器件開始局部熔化那就表明快恢復二極管發生過熱失效了。若局部溫度過高,發生在點狀區域內,還會引起管芯出現裂紋。當快速恢復二極管工作頻率較高時,在斷態與通態間高頻轉換將產生大量的功率消耗,器件的過熱失效形態可能有所不同。但隨著溫度的升高,最先開始喪失阻斷能力,幾乎所有平面端子將在邊緣被擊穿。所以,損傷點通常位于設備的邊緣,或者至少在其邊緣上。


上述就是關于快恢復二極管過熱失效的原理。


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