Причины деградации полупроводниковых кристаллов

Опубликовано 21.05.2010 Ведущий Антон Панкратов

На протяжении долгого времени считалось, что срок службы полупроводникового прибора, в особенности - маломощного, практически не ограничен. Действительно - в отличие от лампы в нем не происходят процессы эмиссии и испарения накальных элементов, повреждения газовой среды как в газотронах, обгорания контактов - как в реле. Однако проблемы связанные с выходом из строя полупроводников появились не сейчас, и связаны они далеко не всегда с нарушением режима их эксплуатации. Нередко режим, который кажется штатным для прибора, на деле не является токовым, и постепенно приводит к его разрушению.
И так одна из наиболее распространенных проблем - тепловое повреждение кристалла, причем мы не будем рассматривать случай с тепловым пробоем кристалла, а возьмем примеры долговременной внештатной работы приводящей к повреждениям.
Первый случай это деградация активной области-при этом арсениды алюминия - галлия бывают более подвержены этой проблемы, чем арсениды индия. Также данному дефекту менее подвержены кристаллы хорошего качества, работающие в штатном тепловом режиме
Далее нужно рассмотреть проблему разрушения контакта металл-полупроводник происходящего не в результате механических нагрузок, а по причине диффузии металла во внутреннюю область (так называемая периферийная диффузия) полупроводника. Диффузия усиливается с увеличением инжектированного тока и температуры. Что может без повреждения P-N перехода приводит к выходу прибора из строя.
Термическая деградация точек спая - это ситуация при которой сравнительно небольшой нагрев припоя на контактах вызывает изменение электрических свойств этих точек - например образование паразитных сопротивлений или P-N переходов.
В результате можно сделать вывод, что использование полупроводниковых приборов в экстремальных условиях гораздо чаще приводит к их выводу из строя, чем их собственные недостатки. А, следовательно, правильно рассчитав тепловой режим создаваемого Вами прибора - вы значительно увеличите срок его работы!