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元器件的熱損傷

2014-06-20 12:06:00    Kathy    2827

元器件在電應力作用下,產生損傷的核心要素并非電流,而是熱。datasheet上常見個指標__A@1ms,而這個安培數比Ir額定電流一般要大不少,就足以說明此問題了。

???熱損傷的來源是兩個,一是SEO,二是環境溫度和工作功率雙重作用下導致的結溫偏高。其原因是在電子產品中,與電流有關的失效,基本都屬于熱失效。電流過載,短時間內,局部導電介質上通過較大的電流,因為導通電阻的存在和作用,會消耗I2R大小的電功率,這些電功率轉化成熱量,熱聚集一處不能被及時散掉,導致局部溫度快速升高,過高的溫度會燒毀導電銅皮、導線和器件本身。這就是電流過應力最終導致熱失效的機理。


SEO又分為兩種,一種是電壓損傷(電流很?。?,其表現現象以擊穿為主,燒焦的痕跡不明顯。主要應力來源ESD和電路中的過壓。這類損傷的器件以高阻特性的器件為主;


另一種SEO損傷是電流造成的損傷(大電流為主,同時伴隨著電壓),由于電流過載而器件不能及時散熱所引起的器件燒毀。特征是有明顯的燒毀痕跡(對非保護類器件),大部分為開路;而對保護類器件,如壓敏電阻、TVS之類,表現為短路,特別嚴重的也會燒毀。


熱損傷的第二種,是源于器件的負荷特性曲線特性和安全區降額不足導致的燒毀,特征為器件燒毀(對IC,可能會內部燒毀,外部特征不明顯,但測試端口阻抗特性曲線表現為開路)。其機理為如(圖1-1)的器件功率-溫度特性曲線示例(橫軸是工作環境的額定溫度,縱軸是器件上消耗功耗與額定功率的百分比)。


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?由(圖1-1)可以看出,在超過一定溫度后,器件上所消耗電功率的大小在設計上應按一個斜率逐步遞減。這個遞減的斜率取決于電阻的散熱能力,它是熱阻的倒數。

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