Учебное пособие 800594

перегрева, причиной которого служит хорошее качество золотого покрытия на монтажной площадке.

Полученные в результате эксперимента данные хорошо согласуются с результатами расчета, приведёнными в табл. 2. Экспериментально полученное уменьшение теплового сопротивления при замене ВеО керамики на «композит» составляет 19 %.

Из представленных результатов расчета и эксперимента видно, что замена в конструкции корпуса мощного СВЧ транзистора материала изолирующей прокладки из ВеО на «композит», представляющий собой пластину поликристаллического синтетического алмаза, погруженного матрицу из композиции спеченных при высокой температуре и давлении зерен карбида кремния и синтетического алмаза приводит к значительному снижению теплового сопротивления при прочих равных условиях. Всё вышеизложенное будет выражено в увеличении запасов по рассеиваемой мощности, увеличении выходной мощности, снижению требований к системе охлаждения. Так как системы охлаждения составляют значительную долю габаритов и массы СВЧ усилителей мощности, снижение требований к ним позволяет обойтись более компактными установками.

Литература

1.Сидоров В. Корпуса СВЧ-транзисторов на основе полиалмаза и алюмонитридной керамики [Текст] / В. Сидоров // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2007. № 4. - С. 77 - 79.

2.Захаров А.Л. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов [Текст] / А.Л. Захаров, Е.И. Асвадурова. - М.: Радио и связь, 1983. – 184 с.

АО «Научно-исследовательский институт электронной техники», г. Воронеж

Военный* учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж

160

УДК 621. 317

В.А. Буслов, Т.В. Пашнева*

ПРИМЕНЕНИЕ ИК-ТЕПЛОВИЗОРА ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ОТ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА НА КРИСТАЛЛЕ ТРАНЗИСТОРА

В работе продемонстрирована возможность использования програм- мно-аппаратного комплекса на основе ИК-тепловизора Flir SC655 для локализации области повреждения, вызванного воздействием электростатического разряда на кристалл мощного СВЧ полевого транзистора.

Электростатический разряд (ЭСР) представляет собой процесс импульсного переноса электростатического заряда между телами с различными электростатическими потенциалами. Такого типа разряды могут приводить к разнообразным повреждениям в структурах полупроводниковых приборов. Особенно сильное воздействие ЭСР оказывает на самые современные интегральные схемы, у которых в силу высокой интеграции и миниатюризации сложилась тенденция к уменьшению геометрических размеров элементов, уменьшению сечения токоведущих дорожек и утонению барьерных и изолирующих слоёв. Особенно чувствительны к воздействию ЭСР приборы, созданные по МДП технологии. [1]

Мощные СВЧ транзисторы, созданные по МОП технологии, так же подвержены повреждениям, возникающим при воздействии ЭСР. Кристаллы этих приборов имеют большую площадь поверхности и регулярную структуру, что чрезвычайно затрудняет локализацию места повреждения, нанесенного ЭСР, с целью его дальнейшего изучения. Зачастую визуальные проявления разрушения нижележащих слоёв малозаметны или вообще не регистрируются даже при наблюдении на максимальных увеличениях в лучшие оптические или электронные микроскопы. Поэтому стоит задача разработать способ локализации места повреждения, вызванного воздействием ЭСР.

161

Основным видом повреждений, наносимых ЭСР структуре кристалла мощного СВЧ полевого транзистора, является пробой подзатворного диэлектрика МОП структуры. Это связано с тем, что токоведущие части конструкции кристалла мощного СВЧ транзистора предназначены для пропускания больших рабочих токов в процессе функционирования, поэтому обладают большим сечением и ЭСР не в состоянии развить ток, достаточный для их перегорания.

Толщина подзатворного диэлектрика не может быть увеличена для повышения стойкости к ЭСР из-за отрицательного влияния большой толщины на основные параметры транзистора, такие как пороговое напряжение UПОР, коэффициент усиления по мощности КуР и частотные характеристики работы транзистора как СВЧ прибора. Обычно толщина подзатворного диэлектрика современного мощного СВЧ транзистора составляет несколько сотен ангстрем. В силу конструкции, подзатворный диэлектрик занимает большую площадь на кристалле, что приводит к возрастанию вероятности образования в нем в процессе производства различных дефектов. Все эти факторы снижают стойкость подзатворного диэлектрика мощных СВЧ транзисторов и делают его уязвимым к воздействию ЭСР.

Обычным следствием повреждения подзатворного диэлектрика является образование проводящего участка и развитие утечки электрического тока в цепи затвора. При протекании тока выделяется тепло по закону Джоуля-Ленца, что приводит к локальному разогреву области утечки, а, следовательно, области повреждения. Современные ИК-тепловизоры обладают достаточной чувствительностью, чтобы зарегистрировать выделение тепла при протекании тока утечки. В данной работе использовался программно-аппаратный комплекс на основе ИК-тепловизора Flir SC655 производства фирмы Flir (США-Швейцария). Данная камера способна измерять температуру объектов от -20 С до +650 С с точностью 2 С.

В качестве объекта исследования выступал мощный СВЧ полевой МОП транзистор 2П978Г, представленный на рис. 1. Данный транзистор вышел из строя в процессе монтажа в электрическую схему, предположительно, из-за нарушения персоналом мер по защите изделий от воздействия ЭСР. При этом отмечалось появление значительно тока утечки в цепи затвор-исток.

162

Рис. 1. Мощный СВЧ полевой МОП транзистор 2П978Г

Визуально на кристаллах транзистора было обнаружено несколько мест, могущих быть местами разрушения из-за воздействия ЭСР.

Для локализации места утечки тока был подано напряжение в цепи затвор-сток U = 4,0 В, при этом регистрировался ток утечки IЗ УТ = 0,018 А. В точке локализации утечки выделялась электрическая мощность Р = 0,072 Вт. Полученное при помощи программноаппаратного комплекса на основе ИК-тепловизора Flir SC655 изображение кристаллов транзистора 2П978Г показано на рис. 2, указана точка, соответствующая тепловыделению в месте локализации утечки.

На рис. 3 показан вид кристаллов транзистора 2П978Г в видимом диапазоне света, где стрелкой указано место расположения области, содержащей дефект, возникший при воздействии ЭСР.

163

Рис. 2. Термограмма кристаллов транзистора 2П978Г. Область выделения тепла из-за протекания тока утечки IЗ УТ указана стрелкой

Рис. 3. Изображение кристаллов транзистора 2П978Г с дефектом, возникшим в результате воздействия ЭСР. Область расположения дефекта выделена

На рис. 4 показана область повреждения подзатворного диэлектрика, вызванная воздействием ЭСР, находящаяся в месте утечки. На месте пробоя образовалась каверна, подзатворный диэлектрик и прилегающая часть кристалла разрушились. Это привело к образованию каналов для утечки электрического тока в цепи затворсток.

164

Рис. 4. Вид дефекта, вызванного воздействием ЭСР. Увеличение ×100

Таким образом, в работе продемонстрирована возможность использования программно-аппаратного комплекса на основе ИКтепловизора Flir SC655 для локализации области повреждения, вызванного воздействием электростатического разряда на кристалл мощного СВЧ полевого транзистора. Данный способ нашел широкое применение на производстве мощных СВЧ транзисторов и интегральных микросхем в АО «НИИЭТ» для анализа брака.

Литература

1. Горлов М.И. Физические основы надежности интегральных схем [Текст]: учебное пособие / М.И. Горлов, Н.С. Данилин. –

М.: МАКС Пресс, 2008. – 174 с.

АО «Научно-исследовательский институт электронной техники», г. Воронеж

Военный* учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж

165

УДК 621.372

А.А. Дорофеев, А.Ю. Беляков*

ПРИМЕНЕНИЕ ДАТЧИКОВ И ПЛАТЫ ARDUINO С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МОДУЛЯМИ ДЛЯ СНЯТИЯ

ПОКАЗАНИЙ И АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ДИАГНОСТИКИ УЗЛОВ МАШИН

Работа посвящена написанию программного обеспечения модернизированного прибора переносного КИ-1093, обеспечивающего проверку и регулировку 12- и 24-вольтового автотракторного электрооборудования. Данный прибор можно подключить к персональному компьютеру за счет внедренных в схему установки датчиков тока и напряжения и их подключения к микроконтроллеру. Это позволяет снимать показания не только в аналоговом формате, но и в цифровом, а при подключении дополнительных модулей появится возможность сохранения полученных данных на SD карту в режиме реального времени.

Прибор переносный КИ-1093 предназначен для:

-во многом от исправной работы электрооборудования зависит эксплуатация тракторов, автомобилей, комбайнов и других сельскохозяйственных машин;

-своевременной проверки и регулировка агрегатов электрооборудования снижает простои машин, увеличивает срок службы

электрооборудования и облегчает условия труда водителей автомобилей, тракторов и комбайнов;

- для периодического контроля состояния автотракторного электрооборудования и регулировки во время эксплуатации и предназначен переносной прибор модели КИ-103 ГОСНИТИ.

В таблице представлен перечень элементов принципиальной электрической схемы прибора КИ-1093.

На рис. 1 представлена принципиальная электрическая схема прибора КИ-1093 до модернизации.

В процессе модернизации был произведён выбор платы Arduino и датчиков. Вследствие чего были выбраны:

-плата Arduino Uno;

-датчик тока на эффекте Холла;

-резистивный датчик напряжения.

166

Перечень элементов принципиальной электрической схемы прибора КИ-1093

167

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема прибора КИ-1093 до модернизации

Затем происходит подключение датчиков к прибору. Датчик тока подключен в схему последовательно амперметру, а датчики напряжения подключены в схему параллельно вольтметру и тахометру. На рис. 2 представлена принципиальная электрическая схема прибора КИ-1093 с подключенными датчиками.

168