Aloqa dasturlarida diodlarning ishlash muddatini qanday baholash mumkin?

1, aloqa stsenariylarida diodlarning ishdan chiqishi mexanizmi
Termal stressdan kelib chiqqan materialning buzilishi
Yuqori harorat aloqa uskunasidagi diodlarning ishdan chiqishining asosiy sababidir. Eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, ulanish harorati 150 darajadan oshganda, kremniyga asoslangan diodlarning teskari oqish oqimi har 10 graduslik teskari oqish oqimi uchun 50% ga kamayadi. 125 gradusda 1000 soat davomida uzluksiz ishlagandan so'ng, ma'lum bir sun'iy yo'ldosh aloqa moslamasi termal stress tufayli metallizatsiya qatlamining 12% ni yo'qotish tezligini boshdan kechirdi, bu bevosita ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keldi.
Elektr kuchlanishidan kelib chiqqan parametrlarning siljishi
Haddan tashqari kuchlanish yoki ortiqcha oqimga uzoq muddatli ta'sir qilish diod parametrlarining buzilishini tezlashtirishi mumkin. Misol tariqasida kuchlanish regulyatori diyotini oladigan bo'lsak, ish kuchlanishi nominal qiymatdan 10% dan oshganda, buzilish kuchlanishining yillik siljishi 0,5V ga yetishi mumkin, bu esa himoya pallasida ishlamay qolishiga olib keladi. Ma'lum bir avtomobilga o'rnatilgan radar tizimi quvvat o'zgarishi tufayli diodli haddan tashqari kuchlanishni boshdan kechirdi, natijada uch oy ichida ishlamay qolish darajasi uch baravar ko'paydi.
Mexanik stress tufayli qadoqlashning buzilishi
Vibratsiyali sharoitda diodlarning qadoqlash tuzilishi mikro yoriqlarga moyil bo'ladi. Muayyan tayanch stansiyada o'tkazilgan sinov shuni ko'rsatdiki, 10 g tebranish tezlashishi ostida TO-220 o'ralgan diodlarning bog'lanish simlarini ajratish tezligi statik holatga nisbatan 8 baravar oshdi. Bundan tashqari, namlik stressi o'rash materialining namlikni yutishiga va kengayishiga olib kelishi mumkin, bu esa interfeysning delaminatsiyasiga olib keladi.
2, Hayotni baholash metodologiyasi tizimi
Tezlashtirilgan hayot testi (ALT)
Harorat va kuchlanish kabi stress darajasini oshirish orqali diodlarning qarish jarayonini tezlashtirish.
Arrhenius modeli: Haroratning har 10 daraja ko'tarilishi uchun umr ko'rish muddati 1/2 dan 1/3 gacha qisqaradi. Ma'lum bir SiC Schottky diodasi 175 gradusda 1000 soatlik ALTdan o'tadi, bu 25 gradusda 100000 soat ishlashga teng.
Coffin Manson modeli: termal velosipeddan kelib chiqqan charchoq muddatini baholash uchun ishlatiladi. Muayyan quvvat diyoti -40 ° ~ 125 ° haroratda 500 tsiklli termal aylanishdan so'ng ishlamay qoladi, bu 10 yillik saytning ishlash muddatiga teng.
Ishonchlilik fizik modeli
Moddiy xususiyatlar va buzilish mexanizmlari asosida hayotni bashorat qilish modelini yarating.
Elektron migratsiya modeli: oqim zichligi va haroratning metall o'zaro bog'langan qatlamlarining ishlash muddatiga ta'sirini ko'rib chiqing. 10A/mm² oqim zichligida elektron migratsiyasi natijasida yuzaga kelgan GaN HEMT diodining ochiq tutashuv muddati 50000 soatni tashkil qiladi.
Termal qarshilik modeli: Birlashma haroratini hisoblang va termal qarshilik (Rth) orqali termal buzilish muddatini taxmin qiling. DFN8 × 8 qadoqlangan diodaning ulanish harorati 150 daraja va 2 Vt quvvat sarfi bilan faqat 20000 soat ishlash muddati mavjud.
Statistik tahlil
Saytdagi nosozliklar haqidagi maʼlumotlarni-toʻplang va Weibull taqsimoti kabi statistik usullardan foydalanish muddatini baholang.
Muayyan aloqa uskunalari yetkazib beruvchisi: 3 yil davomida 100000 diodani kuzatib borganidan so'ng, B10 ning ishlash muddati (10% ishlamay qolish vaqti) 80000 soat va B50 ning 150000 soat xizmat qilish muddati borligi aniqlandi.
Muvaffaqiyatsizlik rejimini tahlil qilish: Issiqlik etishmovchiligi 60% ni, elektr kuchlanishining buzilishi 25% ni va mexanik buzilish 15% ni tashkil qiladi.
3, Hayotni optimallashtirish strategiyasi
Materiallar va jarayonlardagi innovatsiyalar
Keng tarmoqli yarimo'tkazgich: SiC diodlari 200 daraja haroratda Si qurilmalariga qaraganda 5 baravar ko'proq xizmat qiladi. Cree kompaniyasining 1200V SiC SBD 175 daraja haroratda 200000 soatlik MTBFga ega.
3D qadoqlash texnologiyasi: TSV vertikal ulanishidan foydalanib, termal qarshilikni 40% ga kamaytiradi. Amkor SiP qadoqlangan diodlari 10 Vt quvvat sarfida 120 daraja ichida nazorat qilinadigan ulanish haroratiga ega.
Passivatsiya qatlamini optimallashtirish: teskari oqish harorati koeffitsientini 0,5% / darajadan 0,1% / darajaga kamaytirish uchun SiN / Al ₂ O ∝ kompozit passivatsiya qatlamini kiritish.
Tizim darajasidagi issiqlik boshqaruvi
Mikrokanal suyuq sovutish: Huawei tayanch stansiyalarida silikon{0}}asosli mikrokanalli suyuq sovutish plitalari ishlatiladi, ular diodlarning ulanish haroratini 150 darajadan 110 darajaga kamaytiradi va ularning ishlash muddatini uch barobarga uzaytiradi.
Fazali issiqlik tarqalishi: ZTE korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqilgan parafin asosidagi kompozit fazani o'zgartirish materiali 120 daraja o'zgarishlar nuqtasida 800J issiqlikni o'zlashtira oladi va termal qarishni kechiktiradi.
Haroratni aqlli nazorat qilish: TI kompaniyasining TPS25940 chipi qadoqlash haroratini aniqlash orqali chiqish oqimini dinamik ravishda sozlaydi va oqimni 150 daraja nominal qiymatning 70% gacha cheklaydi.
Sxema dizaynini optimallashtirish
Yumshoq kommutatsiya texnologiyasi: Nol kuchlanishli kommutatsiya (ZVS) teskari tiklanish vaqtida kuchlanishning keskin ko'tarilishini bartaraf qiladi, diodning ishlash muddatini 60% ga oshiradi.
Sinxron tuzatish: termal yo'qotishlarni butunlay yo'q qilish uchun diodlarni MOSFETlar bilan almashtiring. TI ning LM5164 sinxron rektifikatori 1 MGts kommutatsiya chastotasida 96% samaradorlikka erishadi.
Ortiqcha dizayn: N+1 ortiqcha arxitekturasini qabul qilgan holda, ma'lum bir 5G tayanch stantsiyasining quvvat moduli hatto bitta diod ishlamay qolganda ham 95% unumdorligini saqlab qolishi mumkin.
https://www.trrsemicon.com/transistor/glass-passivlashtirilgan-ko‘prik-rektifikatorlar-tmbf310.html