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    【專題文件】半導體陶瓷電容原理及失效原因分析

    發布時間:2018-05-26

    1.表面型半導體陶瓷電容器的等效電路 

    a為正常狀態下的等效電路,其中上、下兩個電容器代表上、下兩個介質層的電容;兩個箭頭表示和N型半導瓷的接觸狀態;中間部分則表示半導體瓷中尚有一定的電阻。 b和c則分別表示兩邊或一邊介質層被損壞后的不正常情況。介質層被損壞的程度不同則二極管的正、反電阻也不同,因此它并不意味著是一個常規的二極管。

    2.表面型半導體陶瓷芯片半導化機理

    主晶相為鈣鈦礦結構(BaTiO3),在H2、N2氣氛下還原處理,其反應過程如下:  2BaTiO3+ H2---- 2BaTiO2.5+H2O+Vo(氧缺位),Ti4+----Ti3+ + e(電子電荷)。由于缺位的出現,恰是一個2價正離子,氧缺位在整個瓷體中均勻分布。e為電子電荷,在未激發之前它是停留在氧缺位附近Ti3+上的介穩電子,但受到電場激發之后將形成“自由”電子而參與導電。這時整個瓷片具有電子導電特性,屬于n型半導體。

    3.半導體陶瓷電容在低電壓環境中出現燒熔失效問題探討

         ①表面介質層:半導體瓷介電容芯片起絕緣作用的介質層很?。s20微米),芯片生產、運輸及后工序裝配過程中容易損壞介質層,造成絕緣電阻降低。 
         ②在低的直流電場長時間作用下,半導層中氧缺位向負極板旁移動積累大量正電荷,并將和負極板間形成較高的電場強度,而電子向正極移動在正極累積大量負電荷,和正極形成較高的電場強度。當電場強度達到一定值時,它迫使介質層會向極板發射電子,而構成傳導電流。
          如果介質層絕緣電阻低,介質層承受不了高的場強,電容性能進一步劣化,絕緣更低直至短路,在這個過程中產生大量熱能而使產品本體出現燒熔的現象。




        



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