目录
概要
1 元器件分类和基准温度
2 Transistors 失效率的计算
2.1 失效率预测模型
2.2 电压应力系数
2.2.1 电压应力系数计算模型
2.2.2 电压应力系数计算
2.3 温度应力系数
2.3.1 温度应力系数计算模型
2.3.2 温度应力系数计算
3 Diodes and power semiconductors 失效率的计算
3.1 失效率预测模型
3.2 温度应力系数
3.2.1 温度应力系数计算模型
3.2.2 温度应力系数计算
概要
IEC 61709是国际电工委员会(IEC)制定的一个标准,即“电学元器件 可靠性 失效率的基准条件失效率转换的应力模型”。主要涉及电学元器件的可靠性,包括失效率的基准条件和失效率转换的应力模型。本文介绍IEC 61709第七章:Discrete semiconductors 的失效率预测模型。
1 元器件分类和基准温度
IEC 61709第七章根据元器件的类型和40°C的元器件环境温度,推荐了基准结温θref:
Transistors common, low frequency 的基准温度
Transistors, microwave, (e.g. RF > 800 MHz) 的基准温度
Diodes 的基准温度
Power semiconductors 的基准温度
2 Transistors 失效率的计算
2.1 失效率预测模型
Transistors 的失效率预测模型如下:
式中:
λ:失效率,单位为十亿分之一每小时(10^-8/h);
λref:基准条件下的失效率,单位为十亿分之一每小时(10^-8/h);
πU:电压应力系数;
πT:温度应力系数;
2.2 电压应力系数
2.2.1 电压应力系数计算模型
电压应力系数πU的计算模型1如下:
式中:
Uop:工作电压,单位为伏(V);
Uref:基准电压,单位为伏(V);
Urat:额定电压,单位为伏(V);
C2、C3:常数;
πT:温度应力系数;
2.2.2 电压应力系数计算
参考标准第七章,选择晶体管电压应力系数计算所需的参数:
输入工作电压和额定电压的比值,带入电压应力系数的计算模型,即可得出电压应力系数:
2.3 温度应力系数
2.3.1 温度应力系数计算模型
为充分描述Transistors 温度与失效率的关系,采用包含两个激活能的计算模型,而非采用基于阿伦尼乌斯方程的经验模型:
式中:
A:常数;
Ea1,Ea2:激活能,单位为电子伏特(eV);
K0:常数,8.616×10^-5 eV/K;
T0:313(K);
Tref:基准结温的华氏温度,θref+273(K);
Top:运行结温的华氏温度,θop+273(K);
2.3.2 温度应力系数计算
根据元器件的类型,选择温度应力系数计算所需的参数A、Ea1和Ea2:
结合元器件不同的运行结温、基准结温,带入温度应力系数的计算模型,即可得出不同运行结温和基准结温下温度应力系数:
- 对于 Transistors,带入A、Ea1、Ea2以及不同的运行结温、基准结温,即可计算出不同的运行结温、基准结温下的温度应力系数:
3 Diodes and power semiconductors 失效率的计算
3.1 失效率预测模型
Diodes and power semiconductors的失效率预测模型如下:
式中:
λ:失效率,单位为十亿分之一每小时(10^-8/h);
λref:基准条件下的失效率,单位为十亿分之一每小时(10^-8/h);
πT:温度应力系数;
3.2 温度应力系数
3.2.1 温度应力系数计算模型
为充分描述Diodes and power semiconductors温度与失效率的关系,采用包含两个激活能的计算模型,而非采用基于阿伦尼乌斯方程的经验模型:
式中:
A:常数;
Ea1,Ea2:激活能,单位为电子伏特(eV);
K0:常数,8.616×10^-5 eV/K;
T0:313(K);
Tref:基准结温的华氏温度,θref+273(K);
Top:运行结温的华氏温度,θop+273(K);
3.2.2 温度应力系数计算
根据元器件的类型,选择温度应力系数计算所需的参数A、Ea1和Ea2:
结合元器件不同的运行结温、基准结温,带入温度应力系数的计算模型,即可得出不同运行结温和基准结温下温度应力系数:
- 对于Reference and microwave diodes ,带入A、Ea1、Ea2以及不同的运行结温、基准结温,即可计算出不同的运行结温、基准结温下的温度应力系数:
- 对于Diodes (without reference and microwave diodes) and power semiconductors :带入A、Ea1、Ea2(Ea2的值为0)以及不同的运行结温、基准结温,即可计算出不同的运行结温、基准结温下的温度应力系数: