快恢復(fù)二極管選用需要注意些什么？
信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2022-03-14
半導(dǎo)體器件（以下簡稱器件）的質(zhì)量問題，不僅有器件本身所固有的質(zhì)量和可靠性問題，也有由于用戶選擇或使用不當造成的器件失效問題。從統(tǒng)計分析的結(jié)果來看，兩者幾乎各占50%。因此，為了保證器件的質(zhì)量、提高器件的可靠性，除供方的工作以外，使用方應(yīng)在器件的選擇，測試，裝配和焊接，貯存、包裝和運輸?shù)雀鞣矫婢C合考慮，做到正確選擇、合理使用。
一. 器件的選擇
1. 器件選擇前應(yīng)了解以下知識：
?、?封裝形式
器件的封裝形式多種多樣。從封裝結(jié)構(gòu)來分，有氣密封裝和實體封裝；從封裝材料來分，有金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃鈍化封裝、玻璃封裝、玻璃內(nèi)鈍化塑料封裝、塑料封裝等。氣密封裝的封裝腔體內(nèi)的芯片周圍有一定氣氛的空間并與外界隔離；實體封裝的芯片周圍與封裝腔體形成整個實體，這種封裝形式不存在氣密封裝可能出現(xiàn)的漏氣和封裝多余物問題，但對封裝材料要求較高，必須致密、抗潮、與芯片材料粘附和熱匹配良好，并且在高溫、低壓條件下不應(yīng)產(chǎn)生有害氣體。
小型化是器件發(fā)展的趨勢。表面貼裝器件的封裝材料一般采用改性環(huán)氧樹脂，具有較高的可靠性水平；器件體積比常規(guī)器件要小20%～80%，在電子線路中整體采用這種器件可大幅度縮小整機體積。我廠大部分產(chǎn)品除常規(guī)封裝形式外也采用這種封裝形式，小電流的器件一般采用SOT-23、SOD-123、SOT-227等封裝形式，部分產(chǎn)品采用MELF（DO-213AB）、Mini-MELF等玻璃封裝表面貼裝封裝形式；1～6A的器件一般采用SMA、SMB、SMC等封裝形式。
?、?產(chǎn)品質(zhì)量保證等級
分立器件產(chǎn)品執(zhí)行QZJ840611半導(dǎo)體二、三極管“七?！奔夹g(shù)條件、QZJ840611A半導(dǎo)體分立器件“七專”技術(shù)條件、GJB33A-97半導(dǎo)體分立器件總規(guī)范以及用戶技術(shù)協(xié)議（用戶有要求時）等，對應(yīng)的質(zhì)量等級分別為“J”、“G”、“G+”、“JP”、“JT”、“JCT”、“JY”等。我廠執(zhí)行的產(chǎn)品標準為：“J”級（普軍品）：執(zhí)行QZJ840611和用戶技術(shù)協(xié)議；“G”級（“七?！碑a(chǎn)品）：執(zhí)行QZJ840611和用戶技術(shù)協(xié)議；“G+”級（“七?！奔訃喇a(chǎn)品）：執(zhí)行QZJ840611、QZJ840611A、GJB33A-97和用戶加嚴技術(shù)協(xié)議（如一院LMS203.3硅開關(guān)二極管（微玻璃封裝）“七專”加嚴技術(shù)條件、五院東方紅三號、四號衛(wèi)星技術(shù)條件等）；“JP”、“JT”、“JCT”級（國軍標產(chǎn)品）：執(zhí)行GJB33A-97和用戶技術(shù)協(xié)議。
三端穩(wěn)壓器（集成電路）產(chǎn)品執(zhí)行QZJ840615模擬集成電路總技術(shù)條件、GJB597A-96半導(dǎo)體集成電路總規(guī)范以及用戶技術(shù)協(xié)議等，對應(yīng)的質(zhì)量等級為“J”、“G”、“B1”、“B”、“S”等。
模塊電源產(chǎn)品執(zhí)行SJ20668-1998 微電路模塊總規(guī)范和用戶技術(shù)協(xié)議。
?、?器件選擇的一般原則
根據(jù)應(yīng)用部位對器件的功能和性能（包括電性能及體積、重量等）要求及質(zhì)量要求、環(huán)境適應(yīng)性要求，選擇合適的品種、型號、生產(chǎn)廠，確定器件的質(zhì)量等級及器件的封裝形式（外形）、引線涂覆、輻射強度保證等級等要求；有特殊要求的應(yīng)對器件的其他要求諸如內(nèi)熱阻、抗靜電能力、抗瞬態(tài)過載能力進行選擇或評價。
2. 器件選擇時要注意以下問題：
?、?正確選擇封裝形式
選擇封裝形式時要根據(jù)應(yīng)用部位對環(huán)境適應(yīng)性的要求，綜合考慮各種封裝形式的優(yōu)缺點，確定器件的封裝形式，以使其滿足使用要求同時兼顧經(jīng)濟性。
?、?不能超過器件的最大額定值
器件能夠安全使用的工作條件和環(huán)境條件的極限值稱為器件的最大額定值。無論工作條件和環(huán)境條件怎樣惡劣，器件在使用時都不允許超過或瞬時超過規(guī)定的極限值。只有在此極限值以下使用，才能保證器件可靠地工作，充分發(fā)揮器件的功能，否則器件可能出現(xiàn)參數(shù)退化、性能降低、壽命大大縮短等現(xiàn)象，甚至損壞失效。因此，電路設(shè)計者在選擇器件時應(yīng)充分考慮到器件在整個工作壽命期的電氣條件（如電流電壓變化、負載變化、信號變化、電路控制調(diào)整、元器件設(shè)備變化等）和環(huán)境條件的變化，使之不超過器件允許的最大額定值。另外，由于器件最大額定值的各參數(shù)之間是互相聯(lián)系的，在設(shè)計或使用時必須兼顧考慮。
?、?降額使用
溫度是影響器件壽命的重要因素。器件的結(jié)溫越高，失效幾率越大。因此應(yīng)把器件的結(jié)溫控制在允許的范圍內(nèi)，防止器件過熱而導(dǎo)致失效。
降額使用是防止器件過熱的有效措施。為提高器件工作的可靠性，應(yīng)考慮對器件的規(guī)定參數(shù)進行降額。器件使用時需要降額的參數(shù)（降額因子）有：電壓、電流、功率、工作結(jié)溫和環(huán)境溫度。二、三極管典型的降額使用范圍見表1（僅供參考）。
有的器件不允許降額使用，如電壓基準二極管的電流（IZ）應(yīng)采用推薦值，不可降額。這種情況應(yīng)當引起使用者的注意。
表1 二、三極管典型降額范圍
⑷ 合理選擇質(zhì)量等級
器件的工作失效率是和其質(zhì)量等級有關(guān)的。質(zhì)量等級確定的依據(jù)是其所屬電子設(shè)備的可靠性指標。選擇器件的質(zhì)量等級應(yīng)以此指標為出發(fā)點，考慮應(yīng)用部位的關(guān)鍵程度，初步確定質(zhì)量等級，再借助于電子設(shè)備可靠性預(yù)計檢驗初步確定質(zhì)量等級的正確性和合理性。若預(yù)計結(jié)果說明初步確定的質(zhì)量等級偏低，則應(yīng)適當提高；反之則應(yīng)適當降低，以兼顧經(jīng)濟性。不能只考慮到經(jīng)濟性而降低質(zhì)量等級。
另外，在選用時對器件的引出端涂覆形式、輻射強度保證等級、內(nèi)熱阻、抗靜電能力、抗瞬態(tài)過載能力等方面也應(yīng)加以考慮。
二. 器件的測試
器件測試時，為獲得準確的測試數(shù)據(jù)且不至于損壞器件，應(yīng)按照國家標準的規(guī)定或按照由供方提供使用方認可的測試方法進行測試。測試時應(yīng)注意以下事項：
1. 電測試條件
除另有規(guī)定外，器件應(yīng)在下述環(huán)境條件下進行電測試：
環(huán)境溫度：25±3℃；
相對濕度：45%～75%；
環(huán)境大氣壓：86Kpa～106Kpa。
2. 限制、保護措施
除非規(guī)定的測試方法中有要求，器件不應(yīng)承受會產(chǎn)生超過器件最大額定值的工作條件。要采取措施限制最大瞬時電流和所加的電壓，通常要求大串聯(lián)電阻值（恒流源）及小電容量。避免引線反接、誤接、短路，防止因儀器設(shè)備開啟和關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電流加到器件上。
3. 小電流測試
測試反向電流或截止電流小的器件（如nA數(shù)量級）時，要注意采取措施保證測試夾具與測試儀器連接電路的寄生電流或外部漏電流遠遠小于被測器件的反向電流或截止電流。
4. 大電流測試
在進行較大電流測試時，為了避免因引線壓降和接觸壓降所引起的測試誤差，應(yīng)盡可能采用具有開爾文連接功能的測試儀器和夾具。
5. 脈沖測試
當施加的測試條件有可能產(chǎn)生較大的功率耗散時，為避免因器件發(fā)熱引起的測試誤差或器件損傷，應(yīng)采取脈沖方法進行測試以使器件發(fā)熱減至最小。除另有規(guī)定外，脈沖頻率為1000Hz±25Hz，脈沖時間（tp）應(yīng)不大于10ms，占空比最大2%。在此范圍內(nèi)，脈沖必須長至足以適應(yīng)試驗設(shè)備的能力和所要求的準確度，短至足以避免發(fā)熱。
三. 器件的裝配和焊接
裝配和焊接質(zhì)量的好壞對器件的可靠性影響很大，因此必須以科學(xué)合理的方法，從引線的成型和切斷，在印制電路板上的安裝、焊接、涂覆、清洗，器件的布置以及散熱器的設(shè)計安裝等各方面加以考慮。
1. 引線的成型和切斷
在對器件的引線進行成型和切斷時，應(yīng)盡量避免使器件內(nèi)部遭到機械損傷和不合理的機械應(yīng)力，否則可能使器件的內(nèi)引線折斷，外殼和引線之間的玻璃絕緣子出現(xiàn)裂縫甚至將外引線折斷，從而使器件的可靠性降低或無法使用。因此，應(yīng)注意以下幾個方面的問題：
?、?引線折彎時，必須在離器件本體3mm以外用鉗子或其他夾具夾緊，以防止將應(yīng)力直接加到器件本體和引線之間，切斷引線時亦應(yīng)如此；
?、?引線彎曲角度不能大于90ο，而且不要使引線反復(fù)彎折；
?、?對扁形引線不允許橫向彎折和切斷；
?、?采用引線成型和切斷工具時，不能損傷引線表面涂層。
2. 在印制電路板上安裝
器件在印制電路板上安裝時，要注意以下幾個方面：
?、?印制電路板上安裝孔的間隔要與引線成型的間隔一致，插入時不要將器件硬插入引線孔以免在器件引線上產(chǎn)生附加應(yīng)力；也不可硬拉引線，以免造成引線和外殼間的過大應(yīng)力。軸向拉力（沿引線軸方向的引線拉力）與引線直徑（異形引線按截面積計算等效直徑）有關(guān)，安裝時不應(yīng)超過表2的規(guī)定值。
⑵ 若須在印制電路板上粘接固定器件本體時，粘接應(yīng)嚴格在器件的引線空間進行以避免使引線受力。
表2 引線直徑和軸向拉力對照
⑶ 在印制電路板和器件之間如果必須采用墊層，應(yīng)事先留下空隙。
?、?有散熱器的器件在印制電路板上固定焊接時，為避免在器件上施加不必要的機械應(yīng)力，須將器件事先固定在散熱器上，并將散熱器固定在印制電路板上后才可進行。
3. 焊接
器件在焊接時溫度要盡可能低，時間應(yīng)盡可能短，不允許在高溫條件下滯留較長時間，以免使器件過熱損壞。
⑴ 器件焊接時允許的熱條件是溫度不超過260℃，時間不超過10S。焊接時應(yīng)在距離器件本體至少2mm以上處進行。焊接溫度過高、時間過長，器件的結(jié)溫會隨之升高，可能導(dǎo)致器件性能退化或熱破壞。
?、?焊接時，應(yīng)避免使用酸性或堿性強的助焊劑以避免腐蝕引線或造成整機氣氛不良，影響可靠性。需要時可采用中性助焊劑，焊接完畢要進行必要的清洗，除去多余的助焊劑。
⑶ 為了提高器件的焊接性能，在焊接前可對引線預(yù)先浸錫。此時應(yīng)注意浸錫方式和操作方法，避免帶來不必要的熱應(yīng)力而導(dǎo)致器件失效。
a. 引線浸錫時，必須距離器件本體2mm以上，不能直接浸到引線根部。
b. 用電烙鐵浸錫時，應(yīng)用鑷子夾在器件本體和烙鐵之間，以減少熱量直接傳向器件內(nèi)部從而造成器件損壞。
c. 絕對不能將器件丟進錫鍋內(nèi)浸錫，否則器件將會失效。
d. 浸錫溫度不能超過260℃，時間不能超過10S。
4. 器件的位置
在整機裝配時，器件位置排列的合適與否對器件的可靠性影響很大，下面幾種情況應(yīng)引起注意：
?、?應(yīng)使器件盡量遠離大的電阻、變壓器等發(fā)熱源，避免熱量傳到器件或散熱器上使其溫度升高。
⑵ 器件應(yīng)放置在不易積聚灰塵的地方以防止絕緣性能下降，可以在器件或印制電路板上涂敷一層防水樹脂加以保護。
?、?注意避免在高壓、高頻設(shè)備中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使器件擊穿。
5. 散熱器的設(shè)計安裝
器件特別是功率器件在使用時，為合理控制外熱阻和外部熱環(huán)境，發(fā)揮器件的最佳性能，要進行可靠的熱設(shè)計。除對器件降額使用外，功率器件應(yīng)安裝散熱器。散熱器的設(shè)計安裝要注意以下幾個方面：
⑴ 散熱器表面積應(yīng)滿足設(shè)計要求；散熱器上有多個肋片時應(yīng)選擇肋片間距大的散熱器；散熱器要進行表面處理使其表面粗糙度適當并呈黑色以增強輻射散熱。
⑵ 散熱器的表面不允許有裂紋、起泡、起皮，局部機械損傷最大深度不超過0.5mm，表面凹凸彎度與螺栓孔之間的間隔應(yīng)小于0.05cm。
?、?應(yīng)采取以下措施使器件外殼與散熱器間的熱阻盡可能少：
a. 器件與散熱器接觸時面積要盡可能大；
b. 接觸面要保持平直光潔（平整度一般要求小于25μm），接觸面和器件之間不能有切削多余物或碎屑；
c. 器件外殼與散熱器間要求絕緣時應(yīng)采用導(dǎo)熱系數(shù)高的絕緣片，必要時應(yīng)在接觸面上涂導(dǎo)熱膏或加導(dǎo)熱絕緣硅橡膠片并借助于合適的緊固措施保證緊密接觸。
?、?對熱敏感的器件，安裝時應(yīng)遠離耗散功率大的元器件。
⑸ 在有氣流的工作條件下，器件應(yīng)安裝在其他功率元器件自然或強迫對流的相反方向，有肋片的散熱器應(yīng)使其肋片沿散熱器長度方向垂直安裝便于自然對流。
?、?工作在真空條件下器件，散熱器設(shè)計時應(yīng)以只有輻射和傳導(dǎo)散熱為基礎(chǔ)。 ⑺ 器件在散熱器表面安裝時要使用合適的緊固力矩，以保證器件與散熱器表面之間接觸良好，使器件不至于受損并且熱阻足夠小。注意緊固時不能對外殼施加機械應(yīng)力。
?、?器件在散熱器表面安裝好以后不允許對外殼和器件的散熱片進行機械加工和整形，否則將產(chǎn)生應(yīng)力或增大熱阻。
四. 器件的貯存、包裝和運輸
1. 貯存
器件應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)、無腐蝕性氣體影響，溫度范圍-10℃～40℃，相對濕度小于80%的庫房內(nèi)，若須堆碼應(yīng)嚴格按照包裝箱上堆碼標志的要求進行。在庫房內(nèi)貯存36個月以上的器件使用前，應(yīng)對可焊性及主要電參數(shù)進行測試和檢驗，以確保器件質(zhì)量可靠。
2. 包裝
除非有符合產(chǎn)品要求的包裝，使用方應(yīng)使用供方提供的包裝進行貯存和運輸。
3. 運輸
產(chǎn)品運輸時應(yīng)有牢固的包裝箱，箱外應(yīng)有符合規(guī)定的“小心輕放”、“防潮”等標志。裝有產(chǎn)品的包裝箱應(yīng)允許用任何運輸工具運輸。運輸過程中應(yīng)避免雨雪的直接淋襲和機械撞擊
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