半导体激光照射导致的热效应损伤可以恢复吗

激光与半导体材料相互作用的热效应是激光束入射于半导体材料后发生的主要物理现象之一。激光加热使半导体材料升温，发生热扩散、热膨胀和热应变，并可能使半导体材料发生烧蚀。如果辐照半导体材料的激光能量足够强，材料表面层局部区域会发生熔融和气化，导致半导体材料将可能改变或者失去原有功能。所以研究激光辐照半导体材料的热效应是激光加工、热处理等技术和激光热破坏的物理基础。对于一些典型的激光加热问题，可建立起激光作用固体材料的热源模型，并在一定的假设和边界条件下得到温度场分布情况。解析解只适合于较简单的情况，结果也是近似的。数值分析具有非常好的灵活性和处理复杂问题的能力，对烧蚀过程的物理模型合理，往往可以得到较好的结果。本文对超短脉冲激光和长脉冲激光辐照下半导体材料及其器件的烧蚀过程进行了研究。主要内容包括： 1、从热传导方程出发，采用隐式差分法，研究了长脉冲激光辐照几种典型的半导体材料的空间—时间温度场分布，分析了入射激光功率密度、激光脉冲宽度、半导体材料厚度对半导体材料的温升的影响。 2、从双温模型出发，用有限差分法对双温方程进行数值求解，给出了超短脉冲烧蚀半导体的温度场空间分布，研究了超短激光的破坏阈值，分析了不同激光脉冲宽度对破坏阈值的影响。结果表明载流子与晶格的温度耦合时间和金属耦合时间大致相同，并分析了不同激光脉宽，不同激光功率密度对半导体表面温升的影响，发现激光功率密度是影响载流子温升的主要因素。 3、从双温方程和载流子浓度变化的速率方程出发，采用有限差分法对载流子输运动力学模型及双温方程进行了研究分析。研究了超短脉冲辐照下光导型探测器的温度空间分布和载流子空间分布，并分析了光导型探测器的温升与入射激光功率密度、辐照时间的关系。更多新闻http://ic.big-bit.com

电磁炉损坏IGBT功率管主要原因分析电磁炉igbt是什么： IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。原因一：0.3uF/1200V谐振电容、5uF/400V滤波电容损坏或容量不足在电磁炉中，若0.3uF/1200V谐振电容、5uF/400V滤波电容容量变小、失效或特性不良，将导致电磁炉LC振荡电路频率偏高，从而引起功率管 IGBT管损坏，经查其他电路无异常时，我们必须将0.3uF和5uF电容一起更换。原因二：IGBT管激励电路异常振荡电路输出的脉冲信号不能直接控制IGBT管饱和、导通与截至，必须通过激励电路将脉冲信号放大来完成。如果激励电路出现故障，高电压就会加到IGBT 管的G极，导致IGBT管瞬间击穿损坏。常见为驱动管S8050、S8550损坏。原因三：同步电路异常同步电路在电磁炉中的主要是保证加到IGBT G极上的开关脉冲前沿与IGBT管上VCE脉冲后沿同步。当同步电路工作异常时，导致IGBT管瞬间击穿损坏。原因四：18V工作电压异常在电磁炉中，当18B工作电压异常时会使IGBT管激励电路、风扇散热系统及LM339工作失常导致IGBT管上电瞬间损坏。原因五：过热电磁炉工作在大电流状态下,其发热量也大，如果散热系统出现异常会导致 IGBT管过热而损坏。原因六：单片机异常单片机内部异常会因工作频率异常而烧毁IGBT管。原因七：VCE检测电路异常VCE检测电路将IGBT管集电极上的脉冲电压通过电阻分压、取样获得其取样电压送入CPU，CPU检测该电压的变化，做出各种相应指令。当VCE检测电路异常时，VCE脉冲幅度值超过IGBT管极限值，从而导致IGBT管损坏。原因八：用户锅具变形或锅底凹凸不平在锅底产生的涡流不能均匀地使变形的锅具加热，从而使锅底温度传感器检温失常，CPU因检测不到异常温度而继续加热，导致功率管的损坏。

如果带电体的静电势或存储的静电能量较低，或ESD回路有限流电阻存在，一次ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效，但它会在器件内部造成轻微损伤，这种损伤又是积累性的。随着ESD脉冲次数增加，器件的损伤阈值电压逐渐下降，器件的电参数逐渐劣化，这类失效称为潜在性失效。潜在性失效的表现往往是器件的使用寿命缩短，或者一个本来不会使器件损伤的小脉冲却使该器件失效。潜在性失效降低了器件抗静电的能力，降低了器件的使用可靠性。半导体器件潜在性失效主要表现为：

(1)栅氧化层损伤

MOS栅氧化层受到ESD的作用，会产生细微损伤，有时会导致栅极泄漏电流少量增加。这种情况的发生可能是由于放电时形成丝状铝硅合金，该合金尚不能跨接整个栅氧化物，使得受损的氧化层击穿电压降低，在使用时就可能由于低能量EOS或者ESD使得已经受损的氧化层击穿，从而使器件失效。栅氧化层的击穿机理，目前认为可分为两个阶段:

第一阶段是建立阶段，或称为磨损阶段。在电应力作用下，氧化层内部及Si-SiO2界面处发生缺陷(陷阱、电荷)的积累，积累的缺陷达到某一程度后，使局部区域的电场(或缺陷数)达到某一临界值，转入下一阶段：

第二阶段是在热、电正反馈作用下，迅速使氧化层击穿的过程。栅氧寿命主要由第一阶段中的建立时间所决定。对电应力下氧化层中及界面处产生的缺陷，一般多认为是电荷引起的，对电荷的性质，主要有二种理论模型:负电荷积累模型和正电荷积累模型(此处不作详细说明)。

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