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【专题文件】半导体陶瓷电容原理及失效原因分析

发布时间:2018-05-26

1.表面型半导体陶瓷ju111.net的等效电路 

a为正常状态下的等效电路,其中上、下两个ju111.net代表上、下两个介质层的电容;两个箭头表示和N型半导瓷的接触状态;中间部分则表示半导体瓷中尚有一定的电阻。 b和c则分别表示两边或一边介质层被损坏后的不正常情况。介质层被损坏的程度不同则二极管的正、反电阻也不同,因此它并不意味着是一个常规的二极管。

2.表面型半导体陶瓷芯片半导化机理

主晶相为钙钛矿结构(BaTiO3),在H2、N2气氛下还原处理,其反应过程如下:  2BaTiO3+ H2---- 2BaTiO2.5+H2O+Vo(氧缺位),Ti4+----Ti3+ + e(电子电荷)。由于缺位的出现,恰是一个2价正离子,氧缺位在整个瓷体中均匀分布。e为电子电荷,在未激发之前它是停留在氧缺位附近Ti3+上的介稳电子,但受到电场激发之后将形成“自由”电子而参与导电。这时整个瓷片具有电子导电特性,属于n型半导体。

3.半导体陶瓷电容在低电压环境中出现烧熔失效问题探讨

     ①表面介质层:半导体瓷介电容芯片起绝缘作用的介质层很薄(约20微米),芯片生产、运输及后工序装配过程中容易损坏介质层,造成绝缘电阻降低。 
     ②在低的直流电场长时间作用下,半导层中氧缺位向负极板旁移动积累大量正电荷,并将和负极板间形成较高的电场强度,而电子向正极移动在正极累积大量负电荷,和正极形成较高的电场强度。当电场强度达到一定值时,它迫使介质层会向极板发射电子,而构成传导电流。
      如果介质层绝缘电阻低,介质层承受不了高的场强,电容性能进一步劣化,绝缘更低直至短路,在这个过程中产生大量热能而使产品本体出现烧熔的现象。




    



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