Kif tevalwa l-ħajja tad-dijodi fl-applikazzjonijiet tal-komunikazzjoni?

1, Mekkaniżmu ta 'falliment tad-dijodu f'xenarji ta' komunikazzjoni
Degradazzjoni materjali kkawżata minn stress termali
It-temperatura għolja hija l-kawża primarja tal-falliment tad-dijodu fit-tagħmir tal-komunikazzjoni. Dejta sperimentali turi li meta t-temperatura tal-junction taqbeż il-150 grad, il-kurrent ta 'tnixxija b'lura tad-dijodi bbażati fuq is-silikon-jonqos b'50% għal kull żieda ta' 10 gradi fil-kurrent ta 'tnixxija inversa. Wara li ħadmet kontinwament għal 1000 siegħa f'125 grad, ċertu apparat ta 'komunikazzjoni bis-satellita esperjenza rata ta' tqaxxir ta '12% tas-saff tal-metallizzazzjoni minħabba stress termali, li kkawża direttament ħsara f'ċirkwit miftuħ.
Drift tal-parametri ikkawżat minn stress elettriku
Espożizzjoni fit-tul għal vultaġġ żejjed jew kurrent żejjed tista 'taċċellera d-degradazzjoni tal-parametri tad-dijodu. Meta tieħu dajowd regolatur tal-vultaġġ bħala eżempju, meta l-vultaġġ operattiv jaqbeż l-10% tal-valur nominali, id-drift annwali tal-vultaġġ tat-tqassim jista 'jilħaq 0.5V, li jwassal għall-falliment taċ-ċirkwit ta' protezzjoni. Ċerta sistema tar-radar immuntata fuq karozza esperjenzat vultaġġ żejjed tad-dijodu minħabba varjazzjonijiet fil-qawwa, li rriżultat f'żieda ta 'tliet darbiet fir-rata ta' falliment fi żmien tliet xhur.
Ħsara fl-imballaġġ ikkawżata minn stress mekkaniku
Taħt kundizzjonijiet ta 'vibrazzjoni, l-istruttura tal-ippakkjar tad-dijodi hija suxxettibbli għal mikroxquq. Test imwettaq f'ċertu stazzjon bażi wera li taħt aċċelerazzjoni tal-vibrazzjoni ta '10g, ir-rata ta' distakk tal-wajer tal-bonds tad-dijodi ppakkjati TO-220 żdiedet bi 8 darbiet meta mqabbla mal-istat statiku. Barra minn hekk, l-istress ta 'l-umdità jista' jikkawża li l-materjal ta 'l-imballaġġ jassorbi l-umdità u jespandi, li jwassal għal delamination ta' l-interface.
2, Sistema ta 'metodoloġija ta' valutazzjoni tal-ħajja
Test tal-Ħajja Aċċellerata (ALT)
L-aċċellerazzjoni tal-proċess ta 'tixjiħ tad-dijodi billi żżid il-livelli ta' stress bħat-temperatura u l-vultaġġ.
Mudell Arrhenius: Għal kull żieda ta '10 gradi fit-temperatura, il-ħajja titqassar b'1/2 sa 1/3. Ċertu diode SiC Schottky jgħaddi minn 1000 siegħa ta 'ALT f'175 grad, li huwa ekwivalenti għal 100000 siegħa ta' tħaddim f'25 grad.
Mudell Coffin Manson: użat biex jevalwa l-ħajja tal-għeja kkawżata minn ċikliżmu termali. Ċertu dajowd tal-qawwa jfalli wara 500 ċiklu ta 'ċikliżmu termali f'-40 grad ~ 125 grad, ekwivalenti għal ħajja ta' 10 snin fuq il-post.
Affidabilità Mudell Fiżiku
Stabbilixxi mudell ta 'tbassir tal-ħajja bbażat fuq proprjetajiet materjali u mekkaniżmi ta' ħsara.
Mudell tal-migrazzjoni tal-elettroni: Ikkunsidra l-effetti tad-densità tal-kurrent u t-temperatura fuq il-ħajja tas-saffi tal-interkonnessjoni tal-metall. Il-ħajja taċ-ċirkwit miftuħ ta 'dijodu mmexxi minn GaN HEMT ikkawżat minn migrazzjoni ta' elettroni f'densità ta 'kurrent ta' 10A/mm² hija 50000 siegħa.
Mudell tar-reżistenza termali: Ikkalkula t-temperatura tal-junction u tbassar il-ħajja tal-falliment termali permezz tar-reżistenza termali (Rth). Dajowd ippakkjat DFN8 × 8 għandu temperatura tal-junction ta '150 grad u ħajja ta' 20000 siegħa biss b'konsum ta 'enerġija ta' 2W.
Analiżi tal-Istatistika
Iġbor id-data dwar il-ħsarat fuq is--sit u evalwa l-ħajja bl-użu ta' metodi statistiċi bħad-distribuzzjoni Weibull.
Ċertu fornitur ta 'tagħmir ta' komunikazzjoni: Wara li ssegwi 100000 dajowd għal 3 snin, instab li B10 għandu ħajja (10% ħin ta 'falliment) ta' 80000 siegħa u B50 għandu ħajja ta '150000 siegħa.
Analiżi tal-modalità tal-falliment: Il-falliment termali jammonta għal 60%, il-falliment tal-istress elettriku jammonta għal 25%, u l-falliment mekkaniku jammonta għal 15%.
3, Strateġija ta 'ottimizzazzjoni tal-ħajja
Innovazzjoni fil-Materjali u l-Proċessi
Semikonduttur bandgap wiesa ': Dajowds tas-SiC għandhom ħajja 5 darbiet itwal minn apparati Si f'200 grad. L-1200V SiC SBD ta 'Cree Company għandu MTBF ta' 200000 siegħa f'175 grad.
Teknoloġija tal-ippakkjar 3D: bl-użu ta 'interkonnessjoni vertikali TSV, tnaqqas ir-reżistenza termali b'40%. Dajowds ippakkjati Amkor SiP għandhom temperatura tal-junction kkontrollata fi ħdan 120 grad b'konsum ta 'enerġija ta' 10W.
Ottimizzazzjoni ta 'saff ta' passivazzjoni: Introduzzjoni ta 'saff ta' passivazzjoni kompost SiN/Al ₂ O ∝ biex tnaqqas il-koeffiċjent tat-temperatura ta 'tnixxija inversa minn 0.5%/ grad għal 0.1%/ grad.
Ġestjoni termali fil-livell tas-sistema
Tkessiħ likwidu mikrokanal: stazzjonijiet bażi Huawei jużaw pjanċi ta 'tkessiħ likwidu mikrokanali bbażati fuq is-silikon, li jnaqqsu t-temperatura tal-junction tad-dijodi minn 150 grad għal 110 grad u jestendu l-ħajja tagħhom bi tliet darbiet.
Dissipazzjoni tas-sħana tal-bidla fil-fażi: Il-materjal kompost tal-bidla tal-fażi bbażat fuq il-paraffin żviluppat minn ZTE Corporation jista 'jassorbi 800J ta' sħana f'punt ta 'bidla fil-fażi ta' 120 grad, u jdewwem it-tixjiħ termali.
Kontroll intelliġenti tat-temperatura: Iċ-ċippa TPS25940 mill-kumpanija TI taġġusta b'mod dinamiku l-kurrent tal-ħruġ billi tiskopri t-temperatura tal-ippakkjar, u tillimita l-kurrent għal 70% tal-valur nominali f'150 grad.
Ottimizzazzjoni tad-disinn taċ-ċirkwit
Teknoloġija ta 'swiċċjar artab: Swiċċjar ta' vultaġġ żero (ZVS) jelimina spikes tal-vultaġġ waqt l-irkupru b'lura, u jżid il-ħajja tad-dijodu b'60%.
Rettifika sinkronika: Ibdel dajowds b'MOSFETs biex telimina kompletament it-telf termali. Il-kontrollur tar-rettifika sinkroniku LM5164 ta 'TI jikseb effiċjenza ta' 96% bi frekwenza ta 'swiċċjar ta' 1MHz.
Disinn ta 'redundancy: L-adozzjoni ta' arkitettura ta 'redundancy N+1, il-modulu tal-enerġija ta' ċertu stazzjon bażi 5G xorta jista 'jżomm prestazzjoni ta' 95% anke meta diode wieħed ifalli.
https://www.trrsemicon.com/transistor/glass-passivated-bridge-rectifiers-tmbf310.html