Humidity Related Failure Mechanisms in Power Semiconductor Devices

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Maula, Kari
dc.contributor.author Leppänen, Joonas
dc.date.accessioned 2017-06-13T07:24:24Z
dc.date.available 2017-06-13T07:24:24Z
dc.date.issued 2017-05-22
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/26687
dc.description.abstract In this thesis humidity induced failure mechanisms were studied as a possible root cause for unknown power diode/IGBT failures seen in both field failures and during reliability studies in an inverter application. Some failure mechanisms from literature are highlighted, e.g. metal corrosion or metal dendrites growing on top of the edge termination of the diode/IGBT chips decreasing the blocking capability of the devices. Humidity and electric field (e.g. voltage bias) are required to see this sort of failure mechanisms, thus, an ordinary humidity storage will not lead to any failures. A vendor comparison in a High Voltage High Humidity High Temperature Reverse Bias accelerated reliability test was conducted and the edge termination topologies were compared in order to understand the difference between the field lifetime of two vendors. The study suggested that the dominating failure mechanism was possibly the metal corrosion of Al guard rings beneath the passivaiton film of the edge termination. The components of Vendor B were apparently immune to humidity possibly due to the usage of polysilicon guard rings rather than all-Aluminum guard rings used in components of vendor A, which were systematically failing into an increase of leakage currents in a reverse bias state. en
dc.description.abstract Tässä työssä tarkasteltiin mahdollisia kosteuteen liittyviä vikamekanismeja juurisyinä tuntemattomille tehopuolijohdekomponenttien (diodi/IGBT) vikaantumisille niin kentällä kuin myös luotettavuustesteissä. Työssä esitetään kirjallisuuskatsaus erilaisista vikamekanismeista, esim. metallikorroosion tai metallidendriittien kasvamisesta diodien/IGBT:iden reunaterminoinnille alentaen jännitteen kestoa. Kosteus ja sähkökenttä ovat tärkeimmät ympäristön muuttujat, jotka tuovat nämä mekanismit esille. Näin ollen tavallinen kosteusvarastointi ei tuo näitä vikoja esille. Työssä verrattiin eri valmistajia (engl. HV-H3TRB, High Voltage High Humidity High Temperature Reverse Bias) kiihdytetyllä elinikätestillä. Testissä verrattiin kahden eri valmistajan reunaterminointitopologioita, jotta ymmärrettäisiin eri valmistajien komponenttien vaihtelevat eliniät. Dominoiva vikamekanismi oli mahdollisesti suojakehien alumiinikorroosio reunaterminointirakenteen passivointikalvon alla. Valmistajan B komponentit osoittautuivat testissä immuuneiksi kosteudelle mahdollisesti polypiistä valmistettujen suojakehä rakenteiden ansiosta. Valmistajan A komponentit vikaantuivat testissä systemaattisesti kasvaneiden vuotovirtojen takia. Tämä johtuu mahdollisesti siitä, että valmistaja A käytti täysin alumiinista valmistettuja suojakehä rakenteita. fi
dc.format.extent 84+8
dc.language.iso en en
dc.title Humidity Related Failure Mechanisms in Power Semiconductor Devices en
dc.title Kosteuteen liittyviä tehopuolijohdekomponenttien vikamekanismeja fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword IGBT en
dc.subject.keyword FWD en
dc.subject.keyword H3TRB en
dc.subject.keyword failure mechanism en
dc.subject.keyword physics of failure en
dc.subject.keyword edge termination en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201706135367
dc.programme.major Micro- and Nanosciences fi
dc.programme.mcode ELEC3037 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Paulasto-Kröckel, Mervi
dc.programme NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013) fi
dc.ethesisid Aalto 9608
dc.location P1 fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account