Контроль качества мощных транзисторов по теплофизическим параметрам

МИНИСТЕРСТВО

ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.А. СЕРГЕЕВ

Ульяновск 2000

УДК 621.382.3:621.317.6 ББК 32.852.3 С 32 Рецензенты: д-р техн. наук Л.И. Волгин, канд. техн. наук А.А. Широков

УДК 621.3 82.3:621.317.6 Сергеев В.А. Контроль качества мощных транзисторов по теплофизическим параметрам/ Ульян, гос. техн. ун-т. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 253 с. В монографии рассматриваются тепловые модели и параметры мощных транзисторов с учетом эффектов неоднородного токораспределения и внутренней тепловой обратной связи в транзисторных структурах. Анализируется влияние разброса тепловых параметров на характеристики транзисторных схем. Описываются оригинальные автоматизированные методы и средства контроля теплофизи-ческих параметров мощных транзисторов, включая параметры тепловой неустойчивости. Приводятся результаты экспериментальных исследований зависимости тепловых параметров транзисторов от параметров теплового режима и внешних факторов. Приводятся также результаты выборочных испытаний различных типов приборов, даны рекомендации по выбору информативных параметров и режимов их измерения для повышения эффективности отбраковки. Книга предназначена для инженерно-технических работников и специалистов, занимающихся разработкой и производством полупроводниковых приборов и аппаратуры с их применением.

© В.А. Сергеев, 2000 © Оформление. УлГТУ, 2000 ISBN 5-89146-207-9

Предисповие Задача обеспечения функциональной и физической надежности радиоэлектронной аппаратуры на практике решается несколькими путями. Одним из наиболее эффективных и экономически оправданных путей является отбраковка дефектных и потенциально ненадежных полупроводниковых приборов и других компонентов РЭА на стадии производства или входном контроле предприятийизготовителей электронной аппаратуры. Как показывает статистика, накопленная практиками и исследователями за время существования полупроводниковых приборов, одним из наименее надежных классов приборов являются мощные транзисторы, поскольку они работают, как правило, в очень жестких тепловых и электрических режимах. Для мощных биполярных транзисторов характерны эффекты неоднородного, а при некоторых условиях и неустойчивого распределения тока, мощности и температуры по площади структуры, что приводит к существенному ускорению механизмов деградации и разрушению прибора и снижению его надежности. Простые измерения электрических параметров и характеристик не позволяют эффективно выявлять потенциально ненадежные приборы с аномальным распределением тока и температуры в структуре. Наиболее информативными в этом отношении являются теплофизические параметры. Разработке методов и средств измерения температуры и теплофизических параметров мощных транзисторов посвящено большое число публикаций. Однако до настоящего времени нет работ, в которых бы анализировались методы и средства измерения теплофизических параметров мощных транзисторов с точки зрения практической применимости и эффективности использования на входном и выходном контроле в условиях массового производства. Надеюсь, что данная монография в некоторой степени заполнит этот пробел. В первой части (главы 1, 2, 3) анализируются тепловые модели и параметры мощных транзисторов с учетом эффектов неоднородного токо-распределения. Во второй части (главы 4, 5, 6) рассматриваются практически реализуемые и в большинстве случаев уже реализованные методы и устройства контроля теплофизических параметров мощных транзисторов, включая параметры тепловой неустойчивости, которые позволяют обеспечить точ3

Сергеев В.А.

«Контроль качества мощных транзисторов по теплофизинеским параметрам>>

ность и быстродействие измерений, необходимые для промышленного применения. Значительная часть этих методов и средств является оригинальными разработками автора, которые защищены авторскими свидетельствами и патентами, апробированы в промышленных условиях. Приводятся результаты экспериментальных исследований зависимостей тепловых параметров мощных транзисторов от параметров электрического режима и внешних факторов. И, наконец, в третьей части монографии (главы 7, 8, 9) приводятся результаты выборочных измерений и испытаний различных типов приборов, которые позволяют сделать заключение об информативности тех или иных теплофизических параметров и дать некоторые рекомендации по выбору режимов измерения этих параметров для повышения эффективности отбраковки. Надеюсь, что данная книга окажется полезной не только инженерам-практикам, но и разработчикам новых приборов, студентам и аспирантам, изучающим методы и средства измерения параметров и контроля качества полупроводниковых приборов. Выражаю глубокую признательность и благодарность моим коллегам и друзьям, профессору Н.Н. Горюнову и член-корреспонденту Международной академии информатизации А.А. Широкову за постоянное внимание, полезные замечания и практическую помощь в работе.

Автор,

4