了解TVS管短路失效的主要內在因素有哪些 — SUNMATE

了解TVS管短路失效的主要內在因素有哪些

簡單了解引發TVS管短路失效的主要內在質量因素有哪些：

TVS管失效模式有短路、開路和電特性退化等。其中短路失效爲常見，且對電路的影響爲嚴重。TVS管壹旦發生短路失效，釋放出的高能量常常會將保護的電子設備損壞。TVS器件主要由芯片、電極系統和管殼3部分構成。其中芯片是通常在單晶矽片上采用擴散工藝形成。如果在TVS制造工藝工程中控制不良，則可能造成TVS器件的固有缺陷，使TVS成品率和可靠性降低，容易導致篩選或使用中失效。

    1、芯片粘結界面空洞

    引發TVS管短路的典型的原因是管芯與內引線組件、底座銅片燒結不良，在燒結界面出現大面積空洞。空洞可能是由于焊料不均勻或粘結界面各層材料玷汙、氧化使焊料沾潤不良，造成燒焊時焊料與芯片或金屬電極沒有良好的熔合焊接引起的。空洞面積較大時電流在燒結點附近彙聚，管芯散熱困難，造成熱電應力集中，産生局部熱電，嚴重時引起熱奔，使器件燒毀。空洞面積較小時可加速焊料熱疲勞，使焊料層會産生疲勞龜裂引起器件熱阻增大，終導致器件過熱燒毀。

    2、台面缺陷

    TVS管台面缺陷造成的失效常常是批次性的。TVS制造工藝過程中造成芯片台面損傷的原因主要有，芯片在酸蝕成型時用于氫氟酸、硝酸混合液配方過濃或過高而反應劇烈，燒焊過後進行堿腐蝕清洗時，腐蝕液濃度過大，溫度過高而造成堿腐蝕清洗過重。

    3、表面強積累層或強反型層

    即便TVS器件芯片台面完好，TVS短路失效也容易發生在表面。這是由于晶體結構的周期性在表面上中斷，加上半導體表面往往存在許多磨片、抛光、噴砂、切片等引起的晶格缺陷，吸附腐蝕時殘留的化學品、氣體或其它汙染物會使半導體表面帶電。表面電荷被保護膠鈍化，並吸附或排斥半導體體內的自由載流子。在pn結邊緣形成表面積累層耗盡層或反型層等表面空間電荷層。在外加電壓的作用下，強積累層或強反型層使pn結邊緣電場強度大于體內pn結邊緣部分在比額定擊穿電壓低的電壓下便達到臨界電場而發生載流子倍增效應，造成pn結邊緣電流集中，功率密度過大，溫度過高而燒毀。

    4、芯片裂紋

    芯片裂紋是引起TVS管短路失效的壹個重要內在質量因素。它可能是由磨片、抛光、噴砂、切片等殘留應力以及燒結後殘留變形等因素引起，也可能是由于溫度變化時保護膠和電極系統對芯片熱不匹配應力而引起。

    5、雜質擴散不均勻

    TVS管的芯片通常是在壹定電阻率的P型或N型矽片上先進行磷擴散後進行硼擴散形成的。如果擴散工藝過程中出現矽片電阻率軸向或徑向不均勻雜質濃度不均勻，使矽片各處擊穿電壓不同，從而使器件擊穿時芯電流分布不均勻，多次浪湧沖擊後局部燒毀。