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电子知识

造成TVS管短路失效的四大原因!

作者:立深鑫电子        发布时间:06-29        点击:
摘要 : TVS管一旦发生短路失效,释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏.这是 TVS管生产厂家和使用方都想极力减少或避免的情况。通过对 TVS 筛选和使用短路失效样品进行解剖观察获得其失效部位制造工艺、工作原理、筛选或使用时所受的应力等。
常用电路保护器件的主要失效模式为短路,瞬变电压抑制器(TVS管)亦不例外。

TVS管一旦发生短路失效,释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏.这是 TVS管生产厂家和使用方都想极力减少或避免的情况。通过对 TVS 筛选和使用短路失效样品进行解剖观察获得其失效部位的微观形貌特征.结合器件结构、材料、制造工艺、工作原理、筛选或使用时所受的应力等。


TVS管

TVS管短路失效是什么原因呢?

TVS管失效模式有短路、开路和电特性退化等。其中短路失效最为常见,且对电路的影响最为严重。TVS管一旦发生短路失效,释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏。TVS器件主要由晶片、电极系统和管壳3部分构成。其中晶片是核心通常在单晶硅片上採用扩散工艺形成。如果在TVS管工艺工程中控制不良,则可能造成TVS器件的固有缺陷,使TVS成品率和可靠性降低,容易导致筛选或使用中失效。

一、界面空洞

引发TVS管短路的最典型的原因是管芯与内引线组件、底座铜片烧结不良,在烧结界面出现大面积空洞。空洞面积较大时电流在烧结点附近汇聚,管芯散热困难,造成热电应力集中,产生局部热电,严重时引起热奔,使器件烧毁。空洞面积较小时可加速焊料热疲劳,使焊料层会产生疲劳龟裂引起器件热阻增大,最终导致器件过热烧毁。

二、表面强积累、强反型层

TVS短路失效也容易发生在表面,这是由于晶体结构的週期性在表面上中断,加上半导体表面往往存在许多磨片、抛光、喷砂、切片等引起的晶格缺陷,吸附腐蚀时残留的化学品、气体或其他污染物会使半导体表面带电。在外加电压的作用下,强积累层或强反型层使pn结边缘电场强度大于体内pn结边缘部分在比额定击穿电压低的电压下便达到临界电场而发生载流子倍增效应,造成pn结边缘电流集中,功率密度过大,温度过高而烧毁。

三、扩散不均匀

TVS管的晶片通常是在一定电阻率的P型或N型硅片上先进行磷扩散后进行硼扩散形成的。如果扩散工艺过程中出现硅片电阻率轴向或径向不均匀杂质浓度不均匀,使硅片各处击穿电压不同,从而使器件击穿时芯电流分佈不均匀,多次浪涌冲击后局部烧毁。

四、晶片出现裂痕

晶片裂纹是引起TVS管短路失效的一个重要内在品质因素。它可能是由磨片、抛光、喷砂、切片等残留应力以及烧结后残留变形等因素引起,也可能是由于温度变化时保护胶和电极系统对晶片热不匹配应力而引起。