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使消费者信服的电晶体物理特性

Update:2007-09-11 Views:5138

  半导体的性能会随着温度的改变而改变。
2N3906.pdf  2N3906s.pdf

  在20世纪80年代早期,当三大汽车公司——通用,福特,克莱斯勒开始在每个车模中大大增加电子器件的时候,我已经断断续续的在大半导体公司做产品工程师了。特别当引擎温度问题和可靠性成为主要考虑时,这直接导致公司多数产品0 to 25°C的规格改为–40 to +125°C。消费者在抽样检查中拒绝三个有2N3906晶体管的货物出货,认为它们漏电流偏大。我接到一些“有缺陷”但没错误的样品。这个问题摆在了我的面前,在汽车生产厂商不得不关闭整个生产线之前,只有一周时间去解决。第二天,我就带着那些返回的部件以及一些相关的部件冲出去了。在我到达前,结构工程师告诉我说,当部件被加热到125°C时,所有的部件都没有通过30V、50-nA的漏电流测试。当我意识到他将室温规格的产品用到整个温度域的时候,我不得不闭上了的嘴。

  这个工程师没有意识到半导体性能会随温度改变而改变。我拿出了从Intel奠基人Andy Grove得到《Physics and Technology of Semiconductor Devices》1967复印版,说明了漏电流是怎样随温

度而变化的(参考文献1)。将那些公式和图表简化为一个基本规则:温度每上升10°C漏电流就会翻倍。这个解释不足于解决产品问题,所以我们在检验室用Tektronix 576绘图工具和TO-92加热探针测试相关的部件和产品抽样。所有部件都显示了期望硅元素的随温度改变的相同漏电流特性。

  在会议后,结构工程师同意在产品大范围抽样测试后均可出货。我们将2N3906在25°C时50 nA的限制扩展为125°C时50 µA,并开始了抽样检查。

  在最后的测试中,加热探针失效而不能用于后续的抽样测试。工程师又一次拒绝批准小范围抽样和晶体物理特性的部件。为了不出现任何导致三大厂商生产下跌的情形,我不得不提出一个解决方案。

  再次掏出教科书,我证明了与死区温度的直接联系基射极电压。同样的,当用到硅元素时,又可以将公式简化为:每摄氏度减小饱和基射极电压2mV,即每增加100°C会减少200mV电压。使用Tek 576绘图器,用打火机加热部件时,可以观察到电压降。一旦部件到达或超出温度,改变漏电流模式,并确保部件完好。我使用这个方法完成抽样,结构工程师认可了。转天,产品经理告诉我,因为这周已经发出的汽车产品没配,他不得不每辆车配五个2N3906给经销商。代理商们不得不安装这些鉴定过的结构部件。当你的车门或是后备箱微开时,这些部件将驱动LED发光。

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