TVS管(Transient Voltage Suppressor,瞬態電壓抑制器)短路的原因主要包括以下幾點:
晶片粘結界面空洞。這是最常見的原因之一,當管芯與內引線組件或底座銅片燒結不良時,在燒結界面可能出現大面積空洞。這些空洞可能導致電流在燒結點附近匯聚,造成散熱困難和熱電應力集中,最終導致器件過熱燒毀。
台面缺陷。在製造過程中,如晶片酸蝕成型或鹼腐蝕清洗時配方過濃或溫度過高,可能造成晶片台面損傷,導致批次性的失效。
表面強積累層或強反型層。即使晶片台面完好,由於晶體結構周期性在表面中斷,以及半導體表面存在的晶格缺陷,可能在pn結邊緣形成表面積累層耗盡層或反型層,導致電流集中和過熱。
晶片裂紋。裂紋可能由磨片、拋光、噴砂、切片等殘留應力或溫度變化時的熱不匹配應力引起,導致電流分布不均勻和局部過熱。
雜質擴散不均勻。在製造過程中,如果磷擴散和硼擴散工藝不均勻,可能導致矽片各處擊穿電壓不同,從而在多次浪涌衝擊後局部燒毀。
過電應力。當瞬態脈衝能量超過TVS管所能承受的能量時,會引起過電應力損傷,特別是在脈衝能量達到TVS管所能承受能量的數倍時,可能導致器件燒毀。
高溫。當TVS管工作溫度超過其最大允許工作溫度時,pn結表面可能發生短路失效,特別是在高溫條件下,表面可動離子的數量增加,可能導致pn結邊緣局部區域晶格損壞。
長時間工作損耗。長時間工作可能導致晶片結邊緣焊料形成金屬化合物而脆化,使管芯與底座熱沉逐漸分離,導致散熱能力降低和過熱燒毀。