免费论文：瞬变电压抑制器可靠性研究

瞬变电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种在稳压二极管管工艺基础上发展起来的电子电路保护器件，具有响应速度极快、漏电流小、电压箝位准确、多次电压箝位后性能不变、体积小等优点，可有效保护电子电路免受静电放电、雷电放电、电快速瞬变等各种瞬变干扰的影响而损坏。近年来，美、欧国家TVS生产厂家不断研制、推出各种满足不同要求的高性能TVS新产品，使TVS产品更好地满足了当今电子产品的保护要求，TVS的使用数量迅猛增加，已成为国际上主流的电子电路保护器件之一。由于TVS在电路中起保护作用，因此，使用方期望TVS可靠性较被保护电路高。而且，TVS一旦发生短路失效，不仅失去其应有保护作用，释放出来的高能量还可能导致整机损坏甚至烧毁等严重后果。因此，高可靠是对TVS的必然要求。掌握和提高TVS可靠性须对TVS可靠性进行全面深入的研究。目前，国内外关于TVS可靠性的研究报道较少，尤其TVS使用者关注的可靠性指标的研究更少，为此提出TVS可靠性研究的课题。为全面深入了解TVS失效模式和失效机理，选取了TVS筛选和使用失效样品进行失效分析。对失效样品，经过电参数测试、酸蚀解剖、显微观察等步骤，确定TVS失效模式，并获得失效部位的微观形貌特征；结合TVS结构、材料、制造工艺、工作原理和筛选或使用时所受应力等，采用理论分析和试验证明等方法分析TVS的失效机理。由于TVS在正常工作条件下不导通，只有在承受瞬态脉冲冲击时才导通，因此TVS浪涌寿命是使用方最为关注的可靠性指标。在对TVS浪涌寿命主要影响因素分析的基础上，根据Arrehenius模型原理建立了TVS浪涌寿命与脉冲峰值电流倍数和环境温度这两个主要影响因素的关系模型。根据加速浪涌寿命试验的试验数据确定了模型中的待定系数。鉴于TVS在不同的使用中承受的脉冲波形、质量保证等级和使用环境的差异性，进一步给出了模型的调整办法即在基本关系模型的基础上乘以一系列调整系数。通过理论计算给出了各种常见非试验波波形调整系数的计算公式。根据试验数据给出了三个质量保证等级的质量调整系数，根据MIL-HDBK-217F中TVS失效率模型调整系数给出了其它质量保证等级的质量调整系数和环境调整系数。试验数据表明本文建立的TVS浪涌寿命模型比较客观地反映了TVS的浪涌寿命规律。对TVS电性能稳定性和静电放电电磁脉冲响应特性等性能特点进行了研究：通过浪涌寿命试验样品主要电性能参数初测和中测数据的统计分析研究了TVS经过多次浪涌冲击后电性能稳定性；通过TVS静电放电电磁脉冲试验研究了TVS在经受静电放电电磁脉冲冲击时箝位电压和响应时间特性。对TVS质量和可靠性保证工作进行了研究：根据TVS扩散工序（首道关键工序）工艺参数的监控数据分析了该道工序的工序能力指数和受控状态；采用试验和理论分析的方法对美国著名TVS生产厂商Protekdevices公司和中国著名TVS生产厂商中国振华集团永光电子有限公司的TVS筛选程序、鉴定检验项目进行了对比研究。

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