যোগাযোগ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ডায়োডের জীবনকাল কীভাবে মূল্যায়ন করবেন?

1, যোগাযোগের পরিস্থিতিতে ডায়োড ব্যর্থতার প্রক্রিয়া
তাপীয় চাপের কারণে উপাদানের অবক্ষয়
উচ্চ তাপমাত্রা যোগাযোগ সরঞ্জামে ডায়োড ব্যর্থতার প্রাথমিক কারণ। পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে যখন সংযোগের তাপমাত্রা 150 ডিগ্রি ছাড়িয়ে যায়, তখন সিলিকন ভিত্তিক ডায়োডের বিপরীত লিকেজ কারেন্ট প্রতি 10 ডিগ্রি বৃদ্ধির জন্য 50% কমে যায়। 125 ডিগ্রীতে 1000 ঘন্টা একটানা অপারেটিং করার পর, একটি নির্দিষ্ট স্যাটেলাইট কমিউনিকেশন ডিভাইস তাপীয় চাপের কারণে ধাতবকরণ স্তরের 12% পিলিং হার অনুভব করে, যা সরাসরি একটি ওপেন সার্কিট ফল্টের কারণ হয়।
বৈদ্যুতিক চাপ দ্বারা সৃষ্ট প্যারামিটার প্রবাহ
ওভারভোল্টেজ বা ওভারকারেন্টের দীর্ঘমেয়াদী এক্সপোজার ডায়োড পরামিতিগুলির অবক্ষয়কে ত্বরান্বিত করতে পারে। উদাহরণ হিসাবে একটি ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক ডায়োড নিলে, যখন অপারেটিং ভোল্টেজ রেট করা মানের 10% ছাড়িয়ে যায়, তখন ব্রেকডাউন ভোল্টেজের বার্ষিক প্রবাহ 0.5V এ পৌঁছাতে পারে, যা সুরক্ষা সার্কিটের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে। একটি নির্দিষ্ট গাড়ি মাউন্ট করা রাডার সিস্টেমে পাওয়ার ওঠানামার কারণে ডায়োড ওভারভোল্টেজের সম্মুখীন হয়, যার ফলে তিন মাসের মধ্যে ব্যর্থতার হার তিনগুণ বৃদ্ধি পায়।
যান্ত্রিক চাপের কারণে প্যাকেজিং ব্যর্থতা
কম্পন অবস্থার অধীনে, ডায়োডের প্যাকেজিং গঠন মাইক্রোক্র্যাক প্রবণ হয়। একটি নির্দিষ্ট বেস স্টেশনে পরিচালিত একটি পরীক্ষায় দেখা গেছে যে 10g এর কম্পন ত্বরণের অধীনে, TO-220 প্যাকেজড ডায়োডের বন্ড তারের বিচ্ছিন্নতার হার স্থির অবস্থার তুলনায় 8 গুণ বৃদ্ধি পেয়েছে। উপরন্তু, আর্দ্রতা চাপ প্যাকেজিং উপাদান আর্দ্রতা শোষণ এবং প্রসারিত হতে পারে, ইন্টারফেস delamination নেতৃত্বে.
2, জীবন মূল্যায়ন পদ্ধতি পদ্ধতি
এক্সিলারেটেড লাইফ টেস্ট (ALT)
তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজের মতো চাপের মাত্রা বাড়িয়ে ডায়োডের বার্ধক্য প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করা।
আরহেনিয়াস মডেল: তাপমাত্রায় প্রতি 10 ডিগ্রি বৃদ্ধির জন্য, আয়ু 1/2 থেকে 1/3 কমানো হয়। একটি নির্দিষ্ট SiC Schottky ডায়োড 175 ডিগ্রীতে 1000 ঘন্টা ALT এর মধ্য দিয়ে যায়, যা 25 ডিগ্রীতে 100000 ঘন্টা অপারেশনের সমতুল্য।
কফিন ম্যানসন মডেল: তাপীয় সাইকেল চালানোর কারণে ক্লান্তি জীবন মূল্যায়ন করতে ব্যবহৃত হয়। একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার ডায়োড -40 ডিগ্রী ~125 ডিগ্রীতে তাপ সাইক্লিংয়ের 500 চক্রের পরে ব্যর্থ হয়, যা 10 বছরের অন-সাইট জীবনকালের সমতুল্য।
নির্ভরযোগ্যতা শারীরিক মডেল
বস্তুগত বৈশিষ্ট্য এবং ব্যর্থতার প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে একটি জীবন ভবিষ্যদ্বাণী মডেল স্থাপন করুন।
ইলেক্ট্রন মাইগ্রেশন মডেল: ধাতব আন্তঃসংযোগ স্তরের জীবনকালের উপর বর্তমান ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার প্রভাব বিবেচনা করুন। একটি GaN HEMT চালিত ডায়োডের ওপেন সার্কিট লাইফটাইম 10A/mm ² বর্তমান ঘনত্বে ইলেকট্রন মাইগ্রেশনের কারণে 50000 ঘন্টা।
তাপীয় প্রতিরোধের মডেল: জংশন তাপমাত্রা গণনা করুন এবং তাপীয় প্রতিরোধের (Rth) মাধ্যমে তাপ ব্যর্থতার জীবন ভবিষ্যদ্বাণী করুন। একটি DFN8 × 8 প্যাকেজড ডায়োডের জংশন তাপমাত্রা 150 ডিগ্রী এবং 2W এর শক্তি খরচে মাত্র 20000 ঘন্টার আয়ু থাকে।
পরিসংখ্যান বিশ্লেষণ
সাইটের ত্রুটি ডেটা সংগ্রহ করুন- এবং পরিসংখ্যানগত পদ্ধতি যেমন Weibull বিতরণ ব্যবহার করে জীবনকাল মূল্যায়ন করুন৷
একটি নির্দিষ্ট যোগাযোগ সরঞ্জাম সরবরাহকারী: 3 বছর ধরে 100000 ডায়োড ট্র্যাক করার পরে, এটি পাওয়া গেছে যে B10 এর জীবনকাল (10% ব্যর্থতার সময়) 80000 ঘন্টা এবং B50 এর জীবনকাল 150000 ঘন্টা।
ব্যর্থতা মোড বিশ্লেষণ: তাপীয় ব্যর্থতা 60%, বৈদ্যুতিক চাপ ব্যর্থতা 25% এবং যান্ত্রিক ব্যর্থতা 15%।
3, জীবন অপ্টিমাইজেশান কৌশল
উপকরণ এবং প্রক্রিয়া উদ্ভাবন
ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর: SiC ডায়োডের আয়ু 200 ডিগ্রিতে Si ডিভাইসের চেয়ে 5 গুণ বেশি। ক্রি কোম্পানির 1200V SiC SBD এর 175 ডিগ্রিতে 200000 ঘন্টার MTBF রয়েছে।
3D প্যাকেজিং প্রযুক্তি: TSV উল্লম্ব আন্তঃসংযোগ ব্যবহার করে, তাপীয় প্রতিরোধের 40% হ্রাস করে। Amkor SiP প্যাকেজড ডায়োডগুলির একটি জংশন তাপমাত্রা 120 ডিগ্রির মধ্যে 10W এর শক্তি খরচে নিয়ন্ত্রিত হয়।
প্যাসিভেশন লেয়ারের অপ্টিমাইজেশন: একটি SiN/Al ₂ O ∝ যৌগিক প্যাসিভেশন লেয়ার প্রবর্তন করা হচ্ছে রিভার্স লিকেজ তাপমাত্রা সহগকে 0.5%/ডিগ্রী থেকে 0.1%/ডিগ্রীতে কমাতে।
সিস্টেম স্তরের তাপ ব্যবস্থাপনা
মাইক্রোচ্যানেল লিকুইড কুলিং: হুয়াওয়ে বেস স্টেশনগুলি সিলিকন-ভিত্তিক মাইক্রোচ্যানেল লিকুইড কুলিং প্লেট ব্যবহার করে, যা ডায়োডের জংশন তাপমাত্রা 150 ডিগ্রি থেকে 110 ডিগ্রীতে কমিয়ে দেয় এবং তাদের জীবনকাল তিনগুণ বাড়িয়ে দেয়।
ফেজ পরিবর্তন তাপ অপচয়: জেডটিই কর্পোরেশন দ্বারা তৈরি প্যারাফিন ভিত্তিক যৌগিক ফেজ পরিবর্তন উপাদানটি 120 ডিগ্রির একটি ফেজ পরিবর্তন পয়েন্টে 800J তাপ শোষণ করতে পারে, তাপ বার্ধক্যকে বিলম্বিত করে।
বুদ্ধিমান তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: TI কোম্পানির TPS25940 চিপ প্যাকেজিং তাপমাত্রা সনাক্ত করে আউটপুট কারেন্টকে গতিশীলভাবে সামঞ্জস্য করে এবং 150 ডিগ্রিতে রেট করা মানের 70% কারেন্ট সীমাবদ্ধ করে।
সার্কিট ডিজাইন অপ্টিমাইজেশান
সফট সুইচিং প্রযুক্তি: জিরো ভোল্টেজ সুইচিং (ZVS) বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় ভোল্টেজ স্পাইক দূর করে, ডায়োডের আয়ুষ্কাল 60% বৃদ্ধি করে।
সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন: তাপীয় ক্ষতি সম্পূর্ণরূপে দূর করতে MOSFET এর সাথে ডায়োড প্রতিস্থাপন করুন। TI এর LM5164 সিঙ্ক্রোনাস রেকটিফিকেশন কন্ট্রোলার 1MHz এর সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিতে 96% এর দক্ষতা অর্জন করে।
রিডানডেন্সি ডিজাইন: N+1 রিডানড্যান্সি আর্কিটেকচার গ্রহণ করে, একটি নির্দিষ্ট 5G বেস স্টেশনের পাওয়ার মডিউল এখনও 95% কার্যক্ষমতা বজায় রাখতে পারে এমনকি যখন একটি ডায়োড ব্যর্থ হয়।
https://www.trrsemicon.com/transistor/glass-Passivated-ব্রিজ-rectifiers-tmbf310.html