QBD (electrònica)

QBD és el terme aplicat a la mesura de càrrega a avaria d'un dispositiu semiconductor. És un mètode de prova destructiu estàndard utilitzat per determinar la qualitat dels òxids de la porta en dispositius MOS. És igual a la càrrega total que passa per la capa dielèctrica (és a dir, la fluència d'electrons o forats multiplicada per la càrrega elemental) just abans de la fallada. Així, QBD és una mesura de la ruptura de l'òxid de la porta depenent del temps. Com a mesura de la qualitat de l'òxid, el QBD també pot ser un predictor útil de la fiabilitat del producte en condicions d'estrès elèctric especificades.^[1]

Mètode de prova

S'aplica tensió a l'estructura MOS per forçar un corrent controlat a través de l'òxid, és a dir, per injectar una quantitat controlada de càrrega a la capa dielèctrica. Mitjançant la mesura del temps després del qual la tensió mesurada cau cap a zero (quan es produeix una avaria elèctrica) i integrant el corrent injectat al llarg del temps, es determina la càrrega necessària per trencar l'òxid de la porta.^[2]

Aquesta integral de càrrega de porta es defineix com: $Q_{\text{bd}}=\int _{0}^{t_{\text{bd}}}i(t)\,dt$ on $t_{\text{bd}}$ és el temps de mesura al pas just abans de l'avaria destructiva de l'allau.

Variants

Hi ha cinc variants comunes del mètode de prova QBD: ^[3]

Rampa de tensió lineal (procediment de prova de rampa en V que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant una tensió creixent i/o decreixent linealment com en una ona de dent de serra o una ona triangular)
Estrès de corrent constant (CCS)
Rampa de corrent exponencial (ECR) (que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant una tensió exponencialment creixent i/o decreixent com en una forma d'ona basada en la càrrega/descàrrega constant de temps RC) o (procediment de prova de rampa J)
Rampa J limitada (una variant del procediment de rampa J, en què la rampa de corrent s'atura a un nivell d'estrès definit i continua com una tensió de corrent constant).
Rampa de corrent lineal (LCR) (que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant un corrent linealment creixent i/o decreixent com en una ona de dent de serra o ona triangular)

Per al procediment de prova de rampa V, el corrent mesurat s'integra per obtenir QBD. El corrent mesurat també s'utilitza com a criteri de detecció per acabar la rampa de tensió. Un dels criteris definits és el canvi de pendent de corrent logarítmica entre passos successius de tensió.^[4]

Anàlisi

La distribució acumulada de QBD mesurada s'analitza habitualment mitjançant un gràfic de Weibull.

Normes

Estàndard JEDEC

JESD35-A – Procediment per a les proves a nivell d'oblies de dielèctrics prims, abril de 2001

Referències

↑ «QBD (electronics)» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].
↑ «A Charge-to-Breakdown (QBD) Approach to SiC Gate Oxide Lifetime Extraction and Modeling» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].
↑ «charge to breakedown distribution» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].
↑ Moens, P.; Franchi, J.; Lettens, J.; Schepper, L. De; Domeij, M. «A Charge-to-Breakdown (Q BD ) Approach to SiC Gate Oxide Lifetime Extraction and Modeling». 2020 32nd International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD), 9-2020, pàg. 78–81. DOI: 10.1109/ISPSD46842.2020.9170097.

[1] «QBD (electronics)» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].

[2] «A Charge-to-Breakdown (QBD) Approach to SiC Gate Oxide Lifetime Extraction and Modeling» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].

[3] «charge to breakedown distribution» (en anglès). [Consulta: 21 octubre 2024].

[4] Moens, P.; Franchi, J.; Lettens, J.; Schepper, L. De; Domeij, M. «A Charge-to-Breakdown (Q BD ) Approach to SiC Gate Oxide Lifetime Extraction and Modeling». 2020 32nd International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD), 9-2020, pàg. 78–81. DOI: 10.1109/ISPSD46842.2020.9170097.

[1]

[2]

[3]

[4]