Какви фактори влияят върху надеждността на SIC устройствата?

Ей там! Като доставчик на SIC устройства, аз бях в гъстата игра на Power Semiconductor от доста време. Виждал съм от първа ръка колко важна е надеждността в тези устройства. В този блог ще разбия факторите, които могат да повлияят на надеждността на SIC устройствата.

1. Качество на материала

Да започнем с основата - самия материал. Силиконов карбид (SIC) е супер готин полупроводников материал. Има някои невероятни свойства като високо напрежение на разрушаване, висока топлопроводимост и ниско съпротивление. Но качеството на SIC материал може да варира много.

Кристалните дефекти в SIC вафли са основно главоболие. Дислокациите, подреждането на неизправности и микропипи могат да се забъркват с производителността и надеждността на SIC устройства. Например микропипите могат да действат като пътища за ток на изтичане. Когато имате устройство с високо напрежение, дори малък ток на изтичане може да доведе до прегряване с течение на времето, което може да доведе до повреда на устройството.

Примесите в SIC материала са друг проблем. Дори малки количества нежелани елементи могат да променят електрическите свойства на устройството. Например, някои примеси могат да действат като капани за превозвачите на заряд. Това може да повлияе на скоростта на превключване и ефективността на устройството. И ако устройството не може да се превключи правилно, добре, няма да бъде много надеждно, нали?

2. Процес на производство

Начинът, по който правим SIC устройства, е от решаващо значение. Всяка стъпка в производствения процес може да окаже влияние върху надеждността.

Първо, процесът на растеж на епитаксиалния растеж. Тук отглеждаме тънък слой SIC отгоре на вафлата. Ако епитаксиалният слой има без еднаква дебелина или състав, той може да създаде проблеми. Например, по -дебелата или по -тънка площ може да има различни електрически свойства. Това може да доведе до неравномерно разпределение на тока в устройството по време на работа. И неравномерното разпределение на тока може да причини горещи точки, което може да намали живота на устройството.

Тогава е процесът на допинг. Допингът е как въвеждаме примеси в специфични региони на SIC, за да променим електрическата му проводимост. Ако концентрацията на допинг е изключена, тя може да се забърка с праговото напрежение на устройството, напрежението на разрушаване и други важни параметри. Например, ако допингът е твърде висок в определена зона, това може да доведе до разрушаване на устройството при по -ниско напрежение от очакваното.

Процесът на метализация също е ключов. Това е, когато депозираме метални слоеве на SIC, за да осъществим електрически контакти. Ако интерфейсът Metal -SiC не е добре - оформен, това може да доведе до високо съпротивление на контакт. Високата устойчивост на контакт означава повече загуба на мощност под формата на топлина. И както знаем, топлината е враг на надеждността.

3. Опаковка

Може да си помислите, че опаковката е просто начин за защита на устройството SIC, но това е много повече от това. Опаковката може да окаже голямо влияние върху надеждността на устройството.

Термичното управление е основен фактор. SIC устройствата могат да генерират много топлина по време на работа. Ако пакетът не може да разсее ефективно тази топлина, температурата на устройството ще продължи да се повишава. Високите температури могат да причинят всякакви проблеми, като повишен ток на изтичане, намалена мобилност на носителя и дори физически увреждания на устройството.

Например, някои пакети използват материали с ниска топлопроводимост. Това може да улови топлината вътре в устройството, което води до прегряване. От друга страна, пакетите с добър термичен дизайн, като тези с радиаторни мивки или термични виа, могат да помогнат да се запази устройството хладно и да работи гладко.

Механичният стрес е друг проблем, свързан с опаковката. Когато устройството е подложено на механични вибрации, удари или температурни промени, пакетът може да постави стрес върху чипа SIC. Това напрежение може да причини пукнатини в чипа или увреждане на вътрешните връзки. С течение на времето това може да доведе до повреда на устройството.

4. Условия за работа

Начинът, по който използваме SIC устройства в реални - световни приложения, също може да повлияе на тяхната надеждност.

Температурата е голяма. SIC устройствата обикновено са по -добри при работа с високи температури от традиционните силиконови устройства. Но те все още имат своите граници. Ако работната температура е твърде висока за твърде дълго, това може да причини влошаване на материалите на устройството. Например, диелектричните материали в устройството могат да се разпаднат, което води до повишен ток на изтичане и намалена надеждност.

Напрежението и напрежението също са важни. Ако приложим напрежение или ток, който е по -висок от номиналните стойности на устройството, това може да доведе до незабавна повреда или дългосрочна деградация. Например, ако подложим SIC устройство на скок на напрежението, който е над напрежението на разрушаването му, това може да причини трайни повреди на устройството.

Влажността и други фактори на околната среда също могат да играят роля. Влагата може да корозира металните части в устройството и да причини къси вериги. И излагането на прах или други замърсители също може да повлияе на производителността и надеждността на устройството.

5. Дизайн на устройството

Дизайнът на самото устройство SIC може да повлияе на неговата надеждност.

Оформлението на устройството може да повлияе на разпределението на тока. Добре проектираното оформление гарантира, че токът тече равномерно през устройството. Това помага да се предотвратят горещи точки и намалява риска от повреда на устройството. Например, доброто оформление може да има симетричен дизайн, за да балансира текущия поток.

Защитните вериги в устройството също са важни. Тези вериги могат да помогнат за защита на устройството от над - напрежение, над - ток и други ненормални условия. Например, вградена верига за защита на напрежението може да ограничи напрежението през устройството, ако има внезапен скок на напрежението. Това може да предотврати повредата на устройството.

Продуктови връзки

Ако се интересувате от конкретни устройства SIC, вижте нашитеSic mosfetиДиод Sic Schottkyпродукти. Това са едни от най -добрите на пазара и ние взехме предвид всички тези фактори, за да гарантираме тяхната надеждност.

Заключение

Така че, както можете да видите, има цял куп фактори, които могат да повлияят на надеждността на SIC устройствата. От качеството на материала до начина, по който използваме устройството в реалния свят, всяка стъпка има значение. Като доставчик ние постоянно работим за подобряване на надеждността на нашите SIC устройства. Използваме висококачествени материали, усъвършенстваме нашите производствени процеси и проектираме по -добри пакети и устройства.

Ако сте на пазара на надеждни устройства SIC, ще се радваме да си поговорим с вас. Независимо дали работите върху приложение с висока мощност или чувствително електронно устройство, имаме продукти и опит, за да отговорим на вашите нужди. Обърнете се към нас и нека започнем разговор за вашите изисквания.

ЛИТЕРАТУРА

1. BJ Baliga, "Power Semiconductor устройства", Springer, 2008.
2. Г -н Мелоч и Ма Хан, „Силиконов карбид: фундаментално нов материал за бъдещи устройства с висока мощност и RF“, IEEE транзакции на Electron Devices, Vol. 52, № 8, 2005.
3. YS Park, et al., „Проблеми с надеждността в захранващите устройства на силициев карбид“, Надеждност на микроелектрониката, кн. 50, № 11 - 12, 2010.