[發(fā)明專利]一種基于失效物理的中頻對(duì)數(shù)放大器的壽命預(yù)測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110385589.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102520274A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪晟;陶文輝;周正;楊洪旗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

1.一種基于失效物理的中頻對(duì)數(shù)放大器的壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：對(duì)中頻對(duì)數(shù)放大器類電子產(chǎn)品失效模型的失效信息以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝的器件信息進(jìn)行歸類分析，確定潛在的失效機(jī)理及其失效物理模型，并對(duì)其失效物理模型進(jìn)行推導(dǎo)；

步驟二：確定影響失效機(jī)理的環(huán)境應(yīng)力；從推導(dǎo)后的失效物理模型中和中頻對(duì)數(shù)放大器的貯存和使用環(huán)境中得出影響失效機(jī)理的主要環(huán)境應(yīng)力為溫度；

步驟三：通過(guò)加速老化試驗(yàn)修正推導(dǎo)后的失效物理模型中涉及的相關(guān)參數(shù)；

步驟四：借助環(huán)境應(yīng)力傳感器對(duì)產(chǎn)品經(jīng)歷的壽命周期內(nèi)的環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄；

步驟五：利用已經(jīng)確定的失效物理模型，計(jì)算不同應(yīng)力水平下的預(yù)計(jì)失效前時(shí)間即TTF，產(chǎn)品的失效物理模型即直接表示了TTF與各類參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，在確定了模型中的相關(guān)參數(shù)后就直接得到對(duì)應(yīng)于不同應(yīng)力水平的不同TTF值，根據(jù)損傷定義，分別計(jì)算產(chǎn)品在每個(gè)應(yīng)力水平下由于不同失效機(jī)理而造成的壽命損傷；

步驟六：對(duì)不同失效機(jī)理下的產(chǎn)品剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)中頻對(duì)數(shù)放大器進(jìn)行可靠性分析，得出其失效率和可靠度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于失效物理的中頻對(duì)數(shù)放大器的壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟一中所述的“確定潛在的失效機(jī)理及其失效物理模型，并對(duì)其失效物理模型進(jìn)行推導(dǎo)”，其具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程如下：

中頻對(duì)數(shù)放大器的薄弱環(huán)節(jié)是GaAs三極管，GaAs三極管的主要失效機(jī)理是柵金屬下沉，現(xiàn)建立其失效物理模型：

且ΔIDSS(%)=-S0exp(-EKT)t---(1)]]>

由于I_DSS的變化很難測(cè)量，現(xiàn)建立柵金屬下沉引起的退化導(dǎo)致I_DSS的變化而導(dǎo)致中頻對(duì)數(shù)放大器器功率增益的關(guān)系，便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量；由放大器基本構(gòu)造得到功率增益與輸出U₀，I₀的關(guān)系，進(jìn)而由I₀與t的關(guān)系可得到G與t的關(guān)系；由分貝定義知

G＝10logP_L/P_in????????????????????????????(2)

G＝10logP_L-10logP_in????????????????????????(3)

其中P_L為輸出功率，P_in為輸入功率，G為功率增益，單位dB；

則可得到：

PLPin=10G10---(4)]]>

又：

PL=[(Vdd/Rd+Rx)·Rx]2RL---(5)]]>

iD=[(Vdd/Rd+Rx)·Rx]RL---(6)]]>

其中R_x為漏源電阻，R_ds與負(fù)載電阻，R_L并聯(lián)的總電阻；

P_L＝[(V_dd/R_d+R_x)·R_x]·i_D????????????????????(7)

i_D為輸出電流；

故

iD=10G10·Pin[(Vdd/Rd+Rx)·Rx]---(8)]]>

又知

iD=IDSS(1-uGSUGS(off))2---(9)]]>

則IDSS=iD/Z(Z=(1-uGSUGS(off))2)---(10)]]>

ΔIDSS=IDSS-I0I0---(11)]]>

I₀為未進(jìn)行試驗(yàn)前給予試驗(yàn)輸入功率時(shí)的初輸出電流，現(xiàn)以第一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)代替；

綜合得IDSSI0-1=-S0exp(-EKT)t---(12)]]>

IDSSI0-1=iDt/ZiD0/Z-1=iDtiD0=10Gt-G010-1---(13)]]>

化解為10Gt-G010-1=-S0exp(-EKT)t---(14)]]>

Gt-G0=10lg(-A0t+1)---(15)]]>

則：

10Gt-G010-1=-S0exp(-EKT)t---(16)]]>

等式兩邊取對(duì)數(shù)得到：

ln-(10Gt-G010-1)=ln(S0exp(-EKT))+12lnt---(17)]]>

通過(guò)上述推導(dǎo)便得出中頻對(duì)數(shù)放大器其失效物理模型。