ДИАГНОСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С ПОМОЩЬЮ РЕЛАКСАЦИОННОГО ИМПЕДАНС–СПЕКТРОМЕТРА ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

На основе исследования переходных процессов при саморазогреве прямым током разработан и апробирован эффективный метод определения тепловых параметров мощных полевых транзисторов. С помощью разработанного релаксационного спектрометра тепловых процессов исследованы дифференциальные профили распределения теплового сопротивления транзисторов КП723Г, подобранных в партии в соответствии с режимами посадки их кристаллов на теплоотводящее основание. Спектры тепловых сопротивлений рассчитаны из анализа временной зависимости динамического теплового импеданса новым неразрушающим методом дифференциальной спектроскопии с использованием производных высших порядков (3-го порядка). Представлены как непрерывные (интегральные), так и дискретные спектры распределения внутреннего теплового сопротивления транзисторов, а также значения теплового сопротивления переход—корпус. Определены тепловые характеристики транзисторов КП723Г и их импортных аналогов IRLZ44 и IRLB3036. Развит метод оценки активной площади приборов и установлено ее уменьшение с нагревом. Показано, что предложенные методики полезны при решении технологических проблем формирования слоев посадки кристаллов и создания промежуточных слоев между кристаллом и теплоотводящим основанием, а также для разработки тепловых моделей при SPICE-моделировании мощных полевых транзисторов и диодных излучателей.

1. Bumai, Yu. A. Measurement and analysis of thermal parameters and efficiency of laser heterostructures and light-emitting diodes / Yu. A. Bumai, A. S. Vaskou, V. K. Kononenko // Metrology and Measurement Systems. – 2010. – V. 7, N 1. – P. 39—46.

2. Васьков, О. С. Метод тепловой релаксационной спектрометрии и определение параметров светодиодов / О. С. Васьков, В. К. Кононенко, В. С. Нисс // Докл. БГУИР. – 2011. – № 4. – C. 74—79.

3. Masana, F. N. A new approach to the dynamic thermal modeling of semiconductor packages / F. N. Masana // Microelectron. Reliability. – 2001. – V. 41, N 6. – P. 901—912.

4. Farkas, G. Thermal investigation of high power optical devices by transient testing / G. Farkas, Q. van V. Vader, A. Poppe, G. Bognar // IEEE Trans. Components and Packaging Technol. – 2005. – V. 28, N 1. – P. 45—50.

5. Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. – М.: Наука, 1964. – 486 с.

6. Bagnoli, P. E. Thermal resistance analysis by induced transient (TRAIT) method for power electronic devices thermal characterization (Pt. 1 and 2) / P. E. Bagnoli, C. Casora, E. Dallago, M. Nardoni // IEEE Trans. Power Electron. – 1998. – V. 13, N 6. – P. 1208—1228.

7. Glavanovics, M. Thermal destruction testing: an indirect approach to a simple dynamic thermal model of smart power switches / M. Glavanovics, H. Zitta // Proc. ESSIRC. – 2001. – P. 236—239.

8. Pape, H. Development of a standard for transient measurement of junction−to−case thermal resistance / H. Pape, D. Schweitzer, L. Chen, R. Kutscherauer, M. Walder // Microelectron. Reliability. – 2012. – V. 52, N 7. – P. 1272—1278.

9. Керенцев, А. Ф. Конструктивно−технологические особенности MOSFET−транзисторов / А. Ф. Керенцев, В. Л. Ланин // Компоненты и технологии. – 2007. – № 4. – С. 100—104.

10. Бумай, Ю. А. Релаксационный импеданс−спектрометр тепловых процессов / Ю. А. Бумай, О. С. Васьков, В. К. Кононенко, В. М. Ломако // Электроника инфо. – 2010. – № 3. – C. 58—59.

11. Васьков, О. С. Диагностика технологических характеристик мощных транзисторов с помощью релаксационного импеданс-спектрометра тепловых процессов / О. С. Васьков, В. С. Нисс, В. К. Кононенко, А. С. Турцевич, И. И. Рубцевич, Я. А. Соловьев, А. Ф. Керенцев // Книга тез. IX Междунар. конф. «Кремний – 2012». – СПб., 2012. – С. 152—153.

12. Турцевич, А. С. Исследование качества пайки кристаллов мощных транзисторов релаксационным импеданс-спектрометром / А. С. Турцевич, О. С. Васьков, И. И. Рубцевич, Я. А. Соловьев, О. С. Васьков, В. К. Кононенко, В. С. Нисс, А. Ф. Керенцев // ТКЭА. – 2012. – № 5. – С. 44—47.

13. Huang, W. HotSpot: A compact thermal modeling methodology for early-stage VLSI design / W. Huang, S. Ghosh, S. Velusamy, K. Sankaranarayanan, K. Skadron, M. R. Stan // IEEE Trans. Very Large Scale Integr. (VLSI) Syst. – 2006. – V. 14, N 5. – P. 501—513.

14. Wang, X. Bias-dependent MOS transistor thermal resistance and non−uniform self−heating temperature / X. Wang, Y. Ezzahri, J. Christofferson, A. Shakouri // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2009. – V. 42, N 7. – P. 075101-1—5.