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晶体管在测试和电路应用中容易造成损害的一些情况

已有 3568 次阅读 2011-3-25 21:33 |个人分类:微电子器件|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 制造者, 晶体管

作者:Xie M. X. (UESTC,成都市)


  一只设计和制造好的晶体管,如果在测试过程或者在电路应用中处理不当,也会容易造成其损坏。有些地方看来是一些小问题,但是如果稍微一疏忽,就会对晶体管产生永久性破坏的大问题。这里仅就这样的一些小问题加以简单的说明,以期引起晶体管的设计制造者和使用者们的注意。

 (1)双极型晶体管(BJT):BJT在结构上的重要特点就是基区宽度很窄,并存在一定的基极电阻。因此,横向通过基区的电流(即基极电流,是多数载流子电流)决不能大,否则就会发热严重,立刻损坏发射结或者基极。BJT在正常工作时,通过的主要电流是从发射极到集电极的较大的电流(是少数载流子的扩散电流);而横向流动的基极电流是很小的。在测试或使用BJT时,若采用双电源供电,则应该首先加集电结的反向电压,然后再加发射结的正向电压,以保证较大的发射极电流大部分就直接流到集电结去,而不横向流过基区;相反,如果是先加上了发射结电压,那么大的发射极电流就会立即进入基区、并横向流过基区而从基极流出,这样就容易烧毁发射结或者基极。

 根据同样的道理,当BJT在测试或电路使用过程中,不管是双电源供电还是单电源供电,假若操作不小心、或者因为焊点脱落等原因,一旦造成集电极通路断开,也会使得较大的发射极电流横向流过基区而破坏晶体管。如果有这种情况出现的话,那么即使再怎么好的BJT,也会失效;然而遗憾的是,当产生这种问题以后,往往并不为测试者或使用者所知,还误认为是晶体管本身就不好。

 (2)MOSFET:MOS栅极结构是比较脆弱的,过高的栅极电压、或者过大的沟道电流都会使它遭受损害。因为现在MOSFET的栅极电容都做得很小了(特别是VLSI中的器件),因此栅极上很少量的静电电荷就会产生很高的静电电压而破坏MOS栅极——ESD。所以,在制造、测试、储存和使用MOSFET及其IC时,决不可用手、或者带电的物件去接触栅极,同时储存架、工作台和操作员的手都需要接地线(以释放静电荷)。

 在测试和使用MOSFET时,也需要注意防止因沟道电流过大而损害MOS栅极。对于耗尽型MOSFET,如果是双电源供电的话,应该首先加栅电压(控制住沟道的宽度),然后再加较高的源-漏电压,以保证源-漏电流不超过额定值;反之,如果是先加较高的源-漏电压的话,那么源-漏电流就有可能过大而立刻烧毁MOS栅极。根据同样的道理,当耗尽型MOSFET在测试或电路使用过程中,不管是双电源供电还是单电源供电,假若操作不小心、或者因为焊点脱落等原因,一旦造成栅极通路断开,那么就容易造成器件失效。JFET的情况与耗尽型MOSFET的差不多,因为JFET多半是耗尽型器件,所以,先加源-漏电压、或者断开栅极通路,都将容易造成器件失效。

 对于增强型MOSFET,最好是先加源-漏电压,然后再加栅电压;如果是首先加上了较大的栅电压、产生了较宽的沟道,然后再加上较高的源-漏电压,就容易出现过大的源-漏电流。不过,在测试或电路使用过程中,不管是哪条通路断开了,对增强型MOSFET的影响应该不会太大。



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2 吕喆 谢鑫

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