問題提出:
你設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等情況?而當你費了九牛二虎之力去確認系統性能時卻不能準確定位原因,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產品。近幾年,西安功率器件測試應用中心(國家級CNAS實驗室)接到許多MOSFET應用廠家委托的失效分析申請,許多應用廠家反饋選用某MOSFET廠商提供的產品并嚴格按照廠商提供的規格書使用,但應用系統出廠檢測時出現輸出效率低,溫升高,甚至系統炸機等情況,經西安功率器件測試應用中心分析發現部分應用廠家所使用的 MOSFET產品存在虛標現象,如 MOSFET電流虛高,電壓虛高,導通電阻虛低,低成本封裝等,功率分立器件行業中這種虛標亂象使許多應用廠家苦不堪言。。。。。。
那么什么是虛標亂象呢? 在征得MOSFET應用廠家(實驗委托方)同意后,西安功率器件測試應用中心將幾個典型的MOSFET虛標案例分享給大家。
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的一款18W電源出現了老化中失效的現象,失效比率接近百分之一。由于該客戶該款產品產量特別大,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。
經過對該案子背景信息咨詢,我們了解到客戶的這款產品時一款已經生產了兩年的老產品,采用了國內某半導體企業的4N60的mosfet作為開關執行器件。客戶是在做COST DOWN之后換了供應商,然后出現了這樣的問題,出問題之后客戶多次將所有供應商集合在一起進行失效分析,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良品系統板進行全面測試,未發現任何異常。僅僅是最差電壓下的電壓尖峰余量不足,最差的離標稱電壓僅有10V左右的余量,因此懷疑客戶產線測試電源波動較大,同時要求客戶進行了驗證,但客戶反饋其產線電壓波動在合理范圍內。進一步對失效板上的所有失效器件進行分析,發現客戶器件失效現象均比較一致,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進行測試,通過驗證發現,該批MOSFET電壓嚴重不足,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格后,是500V器件的可能性極大,因此懷疑客戶供應商采用500V器件打600V的標來出售。
案件真相大白,于是將結果告知客戶。
案例二:
MOSFET低成本封裝現象在行業內也較常見,2014年我實驗室接到一單外部電源廠失效分析申請,據客戶反映,相同的電源系統使用供貨商提供的新批次MOSFET后,溫升實驗發現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果正常,MOSFET廠商未提供任何新批次產品更改說明,經西安功率器件測試應用中心FA實驗室后對該MOSFET新舊批次進行線徑,錫層厚度,芯片大小測量均未發現明顯差異,進一步推die后測量其框架厚度,發現兩者存在較大差異,其中新批次產品框架載片部分厚度較舊批次減小約31.5%,所以初步確認溫升試驗結果差異系為新批次產品框架載片部分減薄導致。
由以上幾個案例可見虛標亂象危害極大,接下來,我們將從系統工作方案為大家分析虛標亂象所帶來的巨大危害。
1. MOSFET電壓反應在DATASHEET中就是BVDSS參數,也稱為漏-源擊穿電壓,表征MOSFET漏源極承受電壓的能力。在電源系統中,由于寄生電容、電感、反射電壓、電網波動、電路振蕩等因素實際加載MOSFET漏源端的電壓遠高于交流電輸入的整流電壓。因此,應用端一般會對該參數降額選取(70%-95%之間)。當設計好一塊電源后,MOSFET電壓余量也是固定的,假若600V的MOSFET,開機降額我們取95%就是570V,如果這時購買的600V的MOSFET實際電壓低于600V,存在電壓虛高現象,那么可能會出現大批量開機失效,給企業造成極大的經濟損失及不良的影響。
2. MOSFET電流反應在datasheet中就是ID參數,定義為產品可允許通過的最大連續電流。表征MOSFET漏源端可承受電流的能力,對于該參數的選擇也會進行降額使用。在不考慮器件損耗引起溫升的前提下,通常在1/3~1/4標稱電流范圍內進行使用。由于該參數即使存在虛標,但一般幅度相對比較小,同時我們降額幅度又比較大,大多數情況不會馬上表現出來,但器件較長期的使用在較大電流情況下,產品性能退化較快,從而影響系統整機的壽命
3. MOSFET導通電阻反應在DATASHEET中就是RDSON參數,定義為該產品導通后的溝道電阻,該參數與通態功率損耗,系統溫升,效率等密切相關,假設系統提供商使用了導通電阻虛低的MOSFET,系統端就會出現比方案設計較大的通態開關損耗,系統溫升也會較設計增大,如果是電源系統,其系統效率也會大大降低。
諸位看客,接下來你一定會問:那么這種亂象是如何產生的?作為應用廠家如何有效判斷并避免使用虛標MOSFET,西安功率器件測試應用中心將做會進行后續專題報道,敬請期待。。。。