問題提出:
你設(shè)計或使用的電源是不是有遇到過效率低?溫升過高?甚至使用時莫名炸機(jī)等情況?而當(dāng)你費了九牛二虎之力去確認(rèn)系統(tǒng)性能時卻不能準(zhǔn)確定位原因,那么你是否想到有一種可能:你所使用的功率分立器件為虛標(biāo)產(chǎn)品。近幾年,西安功率器件測試應(yīng)用中心(國家級CNAS實驗室)接到許多MOSFET應(yīng)用廠家委托的失效分析申請,許多應(yīng)用廠家反饋選用某MOSFET廠商提供的產(chǎn)品并嚴(yán)格按照廠商提供的規(guī)格書使用,但應(yīng)用系統(tǒng)出廠檢測時出現(xiàn)輸出效率低,溫升高,甚至系統(tǒng)炸機(jī)等情況,經(jīng)西安功率器件測試應(yīng)用中心分析發(fā)現(xiàn)部分應(yīng)用廠家所使用的 MOSFET產(chǎn)品存在虛標(biāo)現(xiàn)象,如 MOSFET電流虛高,電壓虛高,導(dǎo)通電阻虛低,低成本封裝等,功率分立器件行業(yè)中這種虛標(biāo)亂象使許多應(yīng)用廠家苦不堪言。。。。。。
那么什么是虛標(biāo)亂象呢? 在征得MOSFET應(yīng)用廠家(實驗委托方)同意后,西安功率器件測試應(yīng)用中心將幾個典型的MOSFET虛標(biāo)案例分享給大家。
案例一:
在去年大概8月份的時候,有一個客戶一直批量生產(chǎn)的一款18W電源出現(xiàn)了老化中失效的現(xiàn)象,失效比率接近百分之一。由于該客戶該款產(chǎn)品產(chǎn)量特別大,因此客戶立即停線并委托我們實驗室對該案子展開了分析。
經(jīng)過對該案子背景信息咨詢,我們了解到客戶的這款產(chǎn)品時一款已經(jīng)生產(chǎn)了兩年的老產(chǎn)品,采用了國內(nèi)某半導(dǎo)體企業(yè)的4N60的mosfet作為開關(guān)執(zhí)行器件??蛻羰窃谧?span>COST DOWN之后換了供應(yīng)商,然后出現(xiàn)了這樣的問題,出問題之后客戶多次將所有供應(yīng)商集合在一起進(jìn)行失效分析,但都彼此扯皮,問題遲遲得不到解決,萬不得已才委托我們實驗室展開分析。
客戶送樣良品電源板3pcs,失效板20PCS。得到樣品后公司首先對3pcs良品系統(tǒng)板進(jìn)行全面測試,未發(fā)現(xiàn)任何異常。僅僅是最差電壓下的電壓尖峰余量不足,最差的離標(biāo)稱電壓僅有10V左右的余量,因此懷疑客戶產(chǎn)線測試電源波動較大,同時要求客戶進(jìn)行了驗證,但客戶反饋其產(chǎn)線電壓波動在合理范圍內(nèi)。進(jìn)一步對失效板上的所有失效器件進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)客戶器件失效現(xiàn)象均比較一致,在源極搭線附近有比較集中的彈坑裝瞬間擊穿熱熔點。于是要求客戶寄來該失效批次的良品MOSFET進(jìn)行測試,通過驗證發(fā)現(xiàn),該批MOSFET電壓嚴(yán)重不足,有采用500V器件冒充600V的可能性,因為所測送樣良品器件電電壓均為540-590之間,這樣的電壓值在保證器件廠的余量規(guī)格后,是500V器件的可能性極大,因此懷疑客戶供應(yīng)商采用500V器件打600V的標(biāo)來出售。
案件真相大白,于是將結(jié)果告知客戶。
案例二:
MOSFET低成本封裝現(xiàn)象在行業(yè)內(nèi)也較常見,2014年我實驗室接到一單外部電源廠失效分析申請,據(jù)客戶反映,相同的電源系統(tǒng)使用供貨商提供的新批次MOSFET后,溫升實驗發(fā)現(xiàn)MOSFET塑封料表面溫度較之前批次高出約5~7℃,但換回舊批次后溫升試驗結(jié)果正常,MOSFET廠商未提供任何新批次產(chǎn)品更改說明,經(jīng)西安功率器件測試應(yīng)用中心FA實驗室后對該MOSFET新舊批次進(jìn)行線徑,錫層厚度,芯片大小測量均未發(fā)現(xiàn)明顯差異,進(jìn)一步推die后測量其框架厚度,發(fā)現(xiàn)兩者存在較大差異,其中新批次產(chǎn)品框架載片部分厚度較舊批次減小約31.5%,所以初步確認(rèn)溫升試驗結(jié)果差異系為新批次產(chǎn)品框架載片部分減薄導(dǎo)致。
由以上幾個案例可見虛標(biāo)亂象危害極大,接下來,我們將從系統(tǒng)工作方案為大家分析虛標(biāo)亂象所帶來的巨大危害。
1. MOSFET電壓反應(yīng)在DATASHEET中就是BVDSS參數(shù),也稱為漏-源擊穿電壓,表征MOSFET漏源極承受電壓的能力。在電源系統(tǒng)中,由于寄生電容、電感、反射電壓、電網(wǎng)波動、電路振蕩等因素實際加載MOSFET漏源端的電壓遠(yuǎn)高于交流電輸入的整流電壓。因此,應(yīng)用端一般會對該參數(shù)降額選取(70%-95%之間)。當(dāng)設(shè)計好一塊電源后,MOSFET電壓余量也是固定的,假若600V的MOSFET,開機(jī)降額我們?nèi)?5%就是570V,如果這時購買的600V的MOSFET實際電壓低于600V,存在電壓虛高現(xiàn)象,那么可能會出現(xiàn)大批量開機(jī)失效,給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失及不良的影響。
2. MOSFET電流反應(yīng)在datasheet中就是ID參數(shù),定義為產(chǎn)品可允許通過的最大連續(xù)電流。表征MOSFET漏源端可承受電流的能力,對于該參數(shù)的選擇也會進(jìn)行降額使用。在不考慮器件損耗引起溫升的前提下,通常在1/3~1/4標(biāo)稱電流范圍內(nèi)進(jìn)行使用。由于該參數(shù)即使存在虛標(biāo),但一般幅度相對比較小,同時我們降額幅度又比較大,大多數(shù)情況不會馬上表現(xiàn)出來,但器件較長期的使用在較大電流情況下,產(chǎn)品性能退化較快,從而影響系統(tǒng)整機(jī)的壽命
3. MOSFET導(dǎo)通電阻反應(yīng)在DATASHEET中就是RDSON參數(shù),定義為該產(chǎn)品導(dǎo)通后的溝道電阻,該參數(shù)與通態(tài)功率損耗,系統(tǒng)溫升,效率等密切相關(guān),假設(shè)系統(tǒng)提供商使用了導(dǎo)通電阻虛低的MOSFET,系統(tǒng)端就會出現(xiàn)比方案設(shè)計較大的通態(tài)開關(guān)損耗,系統(tǒng)溫升也會較設(shè)計增大,如果是電源系統(tǒng),其系統(tǒng)效率也會大大降低。
諸位看客,接下來你一定會問:那么這種亂象是如何產(chǎn)生的?作為應(yīng)用廠家如何有效判斷并避免使用虛標(biāo)MOSFET,西安功率器件測試應(yīng)用中心將做會進(jìn)行后續(xù)專題報道,敬請期待。。。。