低溫對(duì)電子元器件影響是什么?電子元器件低溫失效原因有哪些?

日期:2024-07-11 15:00:00 瀏覽量:1081 標(biāo)簽: 電子元器件

隨著科技的進(jìn)步和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,人們對(duì)于電子元器件的質(zhì)量和可靠性要求也越來(lái)越高,因?yàn)殡娮釉骷牡蜏厥?huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和壽命。今天我們就來(lái)詳細(xì)了解一下低溫對(duì)電子元器件的影響及其失效原因。


電子元器件.jpeg

1. 低溫對(duì)電子元器件的影響

低溫是指物體的溫度在0℃以下的狀態(tài)。在這種環(huán)境下,電子元器件的物理、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化,主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

1.1 電性能力變化

低溫會(huì)使電子元器件的電性能力大幅度降低,尤其是對(duì)于集成電路二極管和 MOSFET 等器件來(lái)說(shuō)非常明顯。因?yàn)榈蜏叵?,電子?nbsp;Lattice 晶格的相互作用增加,電子在介質(zhì)中的移動(dòng)速度變慢,所需的激活能變大,這些都會(huì)導(dǎo)致器件的導(dǎo)電能力降低。

1.2 絕緣能力變差

低溫環(huán)境下,電子元器件的絕緣能力變差,主要原因是介質(zhì)的極化率和雙極分子的極化率減小,而極化率是絕緣強(qiáng)度的重要影響因素。此外,在低溫環(huán)境下,材料的晶格振動(dòng)減小,導(dǎo)致了氧化物介電常數(shù)的降低,從而也影響器件的絕緣能力。

1.3 熱穩(wěn)定性變差

低溫下,材料的熱穩(wěn)定性明顯降低,尤其是熱穩(wěn)定性差的材料,在低溫環(huán)境下更容易分解和失效。而化學(xué)反應(yīng)的速度也隨著溫度的降低而減緩,導(dǎo)致一些元器件在低溫下反應(yīng)速度變慢,從而影響其正常工作。

1.4 機(jī)械特性變差

低溫環(huán)境下,材料的強(qiáng)度和韌性都隨之降低,主要原因是材料經(jīng)過(guò)冷卻后晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,晶粒尺寸的變小和晶界活性的降低也影響了材料的機(jī)械特性。除此之外,低溫環(huán)境還會(huì)引起材料的收縮和振動(dòng),導(dǎo)致機(jī)件變形、松動(dòng),甚至破裂。

2. 電子元器件低溫失效原因

不同的電子元器件在低溫下表現(xiàn)出來(lái)的失效原因也不一樣,下面我們來(lái)分別介紹一下。

2.1 集成電路低溫失效

在低溫環(huán)境下,集成電路的電性能會(huì)顯著下降,主要是由以下幾個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致的。

2.1.1 寄生效應(yīng)

寄生效應(yīng)是指元器件中的一些電阻電容和電感等插入元件中的細(xì)節(jié),這些細(xì)節(jié)會(huì)相互影響,從而影響整個(gè)電路的性能。而低溫會(huì)使得這些插入元件細(xì)節(jié)的寄生效應(yīng)增強(qiáng),導(dǎo)致電路的性能明顯下降。

2.1.2 載流子和耗散導(dǎo)致的溫度升高

由于低溫下載流子的移動(dòng)速度變慢,導(dǎo)致集成電路中的部分器件因載流子移動(dòng)受到影響,致使電路產(chǎn)生了更多的熱量,因此集成電路的功率密度也會(huì)越來(lái)越高,進(jìn)而可能出現(xiàn)故障。

2.1.3 晶體管非線性

在低溫下,N型晶體管和P型晶體管的非線性特性都會(huì)增強(qiáng),這會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化,使得電流放大系數(shù)產(chǎn)生變化,最終影響整個(gè)電路的工作狀態(tài)。

2.1.4 金屬線膨脹系數(shù)差異

集成電路中的導(dǎo)線和電極是由不同的材料組成的。他們?cè)诘蜏叵掠捎跓崤蛎浵禂?shù)的不同,會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)張系數(shù)差異,從而會(huì)發(fā)生一些溝槽和開(kāi)裂現(xiàn)象,導(dǎo)致電路的失效。

2.2 二極管低溫失效

二極管在低溫下容易產(chǎn)生反向漏電流,從而導(dǎo)致電流和電壓不穩(wěn)定,進(jìn)而影響電路的正常工作。導(dǎo)致二極管低溫失效的原因主要有以下幾點(diǎn)。

2.2.1 漏電流

在低溫環(huán)境下,二極管會(huì)產(chǎn)生額外的漏電流,從而導(dǎo)致整個(gè)電路的電流電壓不穩(wěn)定。

2.2.2 晶體管非線性

在低溫下,二極管晶體管非線性會(huì)增強(qiáng),導(dǎo)致漏電流增加和正向電路電流下降,從而使整個(gè)電路失效。

2.2.3 寄生效應(yīng)

低溫環(huán)境下,電路中的寄生效應(yīng)比正常溫度下更加明顯,導(dǎo)致整個(gè)電路的寄生電容和寄生電阻增加,進(jìn)而影響整個(gè)電路的正常工作。

2.3 MOSFET低溫失效

MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)在低溫環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)功能失效和參數(shù)不穩(wěn)定的問(wèn)題,導(dǎo)致 MOSFET 低溫失效的原因主要有以下幾個(gè)方面。

2.3.1 漏電流

低溫環(huán)境下,MOSFET的漏電流會(huì)增加,導(dǎo)致電流電壓不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致整個(gè)電路失效。

2.3.2 寄生效應(yīng)

MOSFET中的寄生電容和寄生電阻在低溫下會(huì)增加,這會(huì)影響到 MOSFET 的參數(shù),尤其是閾值電壓、漏電流和導(dǎo)通電阻。

2.4 電解電容低溫失效

在低溫環(huán)境下,電解電容器會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)通不良、電容值下降和嚴(yán)重泄漏等現(xiàn)象,其主要失效原因有以下幾個(gè)。

2.4.1 電解質(zhì)干化

低溫下,電解質(zhì)的黏度會(huì)增大,導(dǎo)致電解質(zhì)不能正常地流動(dòng),從而導(dǎo)致電容器失效。

2.4.2 寄生電壓和電流

在低溫環(huán)境下,電容器的寄生電壓和電流會(huì)增加,從而影響到電容的耐壓和容值。

2.4.3 滯后特性

電解電容器在低溫下的滯后特性會(huì)更加顯著,導(dǎo)致容值的不穩(wěn)定性和電容器的失效。

3. 總結(jié)

電子元器件在低溫環(huán)境下的影響和失效原因是非常復(fù)雜的,這既涉及到電性能、絕緣能力、熱穩(wěn)定性和機(jī)械特性等多個(gè)方面的問(wèn)題。因此,對(duì)于電子元器件的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中,必須對(duì)其在低溫環(huán)境下的性能和失效特點(diǎn)進(jìn)行充分考慮,以提高電子元器件的質(zhì)量和可靠性。

微信掃碼關(guān)注 CXOlab創(chuàng)芯在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室
相關(guān)閱讀
創(chuàng)芯檢測(cè) | 3月元器件異常物料檢測(cè)攔截報(bào)告

為了使更多客戶了解異常物料信息,創(chuàng)芯檢測(cè)定期對(duì)外發(fā)布元器件品質(zhì)異常分析檢測(cè)報(bào)告,希望能夠幫助您預(yù)警風(fēng)險(xiǎn),安心購(gòu)物,避免購(gòu)買(mǎi)到不合格器件。本次對(duì)外公布數(shù)據(jù)為2024年3月創(chuàng)芯檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室攔截高風(fēng)險(xiǎn)及高危物料。

2024-04-15 11:44:00
查看詳情
四月元器件品質(zhì)異常分析報(bào)告

為了使更多客戶了解異常物料信息,創(chuàng)芯檢測(cè)對(duì)外發(fā)布元器件異常品質(zhì)分析報(bào)告,希望能幫助您預(yù)警風(fēng)險(xiǎn),確保安心購(gòu)物,避免購(gòu)買(mǎi)不合格器件。 本次對(duì)外公布為2024年4月實(shí)驗(yàn)室所攔截的高風(fēng)險(xiǎn)及高危物料。

2024-05-20 17:48:13
查看詳情
五月元器件檢測(cè)異常分析報(bào)告

為了使更多客戶了解異常物料信息,創(chuàng)芯檢測(cè)對(duì)外發(fā)布元器件異常品質(zhì)分析報(bào)告,希望能幫助您預(yù)警風(fēng)險(xiǎn),確保安心購(gòu)物,避免購(gòu)買(mǎi)不合格器件。 本次對(duì)外公布為2024年5月實(shí)驗(yàn)室所攔截的高風(fēng)險(xiǎn)及高危物料。

2024-07-02 10:34:00
查看詳情
常見(jiàn)的芯片測(cè)試方法和流程

芯片測(cè)試是在集成電路(芯片)制造過(guò)程中非常關(guān)鍵的一步,旨在確保芯片符合設(shè)計(jì)規(guī)格并且能夠正常工作。以下是一些常見(jiàn)的芯片測(cè)試方法和流程

2024-07-08 16:00:00
查看詳情
六月元器件檢測(cè)異常分析報(bào)告

為了使更多客戶了解異常物料信息,創(chuàng)芯檢測(cè)對(duì)外發(fā)布元器件異常品質(zhì)分析報(bào)告,希望能幫助您預(yù)警風(fēng)險(xiǎn),確保安心購(gòu)物,避免購(gòu)買(mǎi)不合格器件。 本次對(duì)外公布為2024年6月實(shí)驗(yàn)室所攔截的高風(fēng)險(xiǎn)及高危物料。

2024-07-26 10:13:00
查看詳情
五月芯資訊回顧:原廠漲價(jià)函不斷,疫情影響供應(yīng)鏈

剛剛過(guò)去的五月,全球多地疫情反彈,大宗商品漲價(jià)延續(xù),IC產(chǎn)業(yè)鏈毫無(wú)意外,缺貨漲價(jià)仍是主旋律。下面就來(lái)梳理一下過(guò)去的一個(gè)月,業(yè)內(nèi)都有哪些值得關(guān)注的熱點(diǎn)。

2021-06-04 11:16:00
查看詳情
馬來(lái)西亞管控延長(zhǎng),被動(dòng)元件又懸了?

自五月以來(lái),馬來(lái)西亞疫情不斷升溫,每日新增確診高峰曾突破9000例。嚴(yán)峻形勢(shì)之下,馬來(lái)西亞政府于6月1日開(kāi)始執(zhí)行為期半個(gè)月的全面行動(dòng)管制。在這之后,每日新增病例呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2021-06-18 15:41:07
查看詳情
內(nèi)存市場(chǎng)翻轉(zhuǎn),漲價(jià)來(lái)襲!

據(jù)媒體近日?qǐng)?bào)道,內(nèi)存正在重回漲價(jià)模式,從去年12月到今年1月,漲幅最多的品種已達(dá)30%。據(jù)行情網(wǎng)站數(shù)據(jù),各類(lèi)內(nèi)存條、內(nèi)存顆粒在12月上旬起開(kāi)始漲價(jià),至今仍沒(méi)有停止的意思。

2021-03-05 10:53:00
查看詳情
被動(dòng)元件漲價(jià)啟動(dòng),MLCC和芯片打頭陣

據(jù)臺(tái)媒近日?qǐng)?bào)道,MLCC兩大原廠三星電機(jī)和TDK近期對(duì)一線組裝廠客戶發(fā)出通知,強(qiáng)調(diào)高容MLCC供貨緊張,即將對(duì)其調(diào)漲報(bào)價(jià)。在芯片電阻市場(chǎng),臺(tái)廠國(guó)巨正式宣布從三月起漲價(jià)15-25%。緊接著,華新科也對(duì)代理商發(fā)出漲價(jià)通知,新訂單將調(diào)漲10-15%。

2021-03-05 10:52:00
查看詳情
深圳福田海關(guān)查獲大批侵權(quán)電路板,共計(jì)超過(guò)39萬(wàn)個(gè)

據(jù)海關(guān)總署微信平臺(tái)“海關(guān)發(fā)布”10日發(fā)布的消息,經(jīng)品牌權(quán)利人確認(rèn),深圳海關(guān)所屬福田海關(guān)此前在貨運(yùn)出口渠道查獲的一批共計(jì)391500個(gè)印刷電路板,侵犯了UL公司的“RU”商標(biāo)專用權(quán)。

2021-03-05 11:12:00
查看詳情