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关于采用不同技术制造的钽电容器的故障模式相关试验(一)

击穿过程的识别无论是热击穿或是电 击穿都可由 V-A (电压/电流) 涵数加以在时域 内的测量确定出。[2], 在如上定义的正常模式 和反的模式条件下。在这些实验里装置必须 与电源和一系列电阻力小于装置电阻的电阻连 接在一起。这些电阻经过实验性地选择以防 止被连续击穿和击毁范围从 10Ω 至 1MΩ.之 间。

 

击穿试验用于分析二氧化锰 MnO2 和导 电聚合物技术的自愈过程。采用逐渐增加电流 方法递增电压加载直到电击穿出现为止。电 容器对击穿故障点的自复/自愈能力用 压减降方法和 IR红外摄影机监测。

二氧化锰 MnO2 正常模式下的电流传送

 

电流在正常模式通过MIS异晶机构的通 过情况 ( 本例为Ta-Ta2O5-MnO2 / -五氧化 二/二氧化锰系统)已在诸多论文中报告过 [例 如见 3,4]. 因此我们只考虑物理结构和传 送的基本原理. 电荷在正常模式下按照 Poole-Frenkel  Schottky 作用原理通过钽电容器。 可以设想电荷从二氧化锰电荷水平隧道式穿过 五氧化二钽Ta2O5介质层的层间障碍。 五氧化 二钽Ta2O5 内的电场助长电荷从电子陷阱内的 释放假定电荷以较低迁移率从一个陷阱跳到 另一个陷阱。 Schottky 效应通常被认为是层 间效应而 Poole-Frenkel 效应则被认为是体

 

负阻效应。 可以首先确定电击穿是以不定时间和

 

不定位置出现在高电场内。

 

 

在反模式下电流的传送

 

我们曾经研究过几种类型的电容器和生产商的 负动态电阻和特定的串联电阻(见例图1)

 

至少有4种不同的作用原理帮助我们解 释负动态电阻的出现

 

i)    场诱导导带电荷的迁移从低能量

 

迁移率区域至较高能量低迁移率的卫星

 

谷 (Gunn effect/耿氏效应)

 

ii)   隧道

 

iii)   形成高电流

 

 

iv)    双注入
 钽电容

在反模式下的MnO2 (二氧化锰)钽电容 器中的V-A 涵数曲线。

在该个案中, 我们认为电流的不稳定性控制了 动态电阻这种现象或是由于偶然噪声波动 或是由于不统一搀杂而造成且与载流子热激 励有关。该效应依赖于温度在装置内会发生 局部加热。这将依次导致导电率的改变。该不 稳定性与电噪音相关。 辅助的噪音测量会使我 们对该现象的起因更加明了。

 

钽电容器总的来说是金属  绝缘体

 

– 半导体异晶组织 (MIS 二极管。 反模式 (MnO2二氧化锰负电极被施加正偏压同时钽正 电极被施加负偏压)相当于 正向作业的MIS二极 管  V-A 涵数曲线表现其指数关系。图1, 对 于小于热击穿电压 VTB, 的电压V-A 涵数在低 注入区域被指数曲线接近。零动态电阻出现时 的电容器热击穿电压 VTB 视其样品历史和所 采用的技术。样品温度会与电流同时增加当 电流达到120 mA 时温度则会升到 100°C 。

 

 

如在高电压条件下或装置的内部有疵 点 ,电流不会均匀地在电容单元体内分配通 道内会出现高密度电流。这是由于温度 - 电导 焦耳热 - 升温循环反馈。焦耳热造成的高电 流密度通道显示出某种稳定性反模式条件下 的 V-A 动能依赖特征可能是由于长时持续加 温。


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