什么原因毀掉了運算放大器

圖3 另一種不同類型的運算放大器(OP2)受到輕度損壞，只毀壞了一只電阻器

圖4 OP1運算放大器局部示意圖示出EOS事件發(fā)生時電流通過的路徑

我們來做試驗

尋查工作的下一步是通過試驗試再現(xiàn)失效過程。我們對造成損壞的EOS事件類型進行了某些假設。例如，假定測試導線能提供充足的電感量(~2mH)造成電壓尖峰，這樣在測試電路中就不用放置額外的電感了。我們還對電壓和電流水平、提供給電路的能量以及EOS事件的持續(xù)時間進行了一些猜測。
對OP1器件進行測試，我們用一臺Tektronix曲線跟蹤儀提供25V脈沖，持續(xù)時間范圍10~50ms。3英尺的測試導線將曲線跟蹤儀連于DUT。在這些條件下，測試部件沒產(chǎn)生像我們在OP1器件中觀察到的那樣失效。將電壓設定到350V、使用串聯(lián)電阻將峰值電流限制在2.5 A進行第二次嘗試，所產(chǎn)生的損壞與在OP1中見到的類似。脈沖不僅損壞了與OP1相同的電路區(qū)域，而且我們還觀察到對測試部件更為嚴重的損壞。降低電壓水平或者串聯(lián)電阻增大可能會使損壞程度減小，但我們覺得我們已找到了損壞的原因，因此我們沒做進一步的試驗。
通過我們的測試結果，用戶找到了可能的失效原因---測試臺的非接地測試電纜存在失效。非接地電纜能充電到極高的電壓，且當與線路板相連時，它將放電到線路板電路中，損壞運算放大器和其它元件。
增加更多能量
OP2的失效源顯得更難以查明。首先，我們在測試器件上施加一電壓給負輸入并增大這一電壓直到運算放大的輸入電阻器開路。運算放大器負輸入上的+17V信號造成了電阻器的燒毀，但這似乎與OP2中的失效電阻有所不同。
并非顯示整個電阻完全失效，測試器件中的電阻器顯示跨電阻有一條線。我們決定施加更多的能量使電阻器完全燒斷，且快速施加能量以防電阻器熱損。
曲線跟蹤儀提供的脈沖太慢不能使整個電阻器迅速受熱，于是我們嘗試使用傳輸線脈沖(TLP)測試儀。這種類型的測試儀將一定長度的同軸電纜充電至預置電壓，然后將電纜放電到DUT中。TLP測試儀能產(chǎn)生一種上升時間小于2 ns、脈寬可變的矩形電流脈沖。當我們給電纜充電充到250V時，它產(chǎn)生了0.5A的峰值電流，在55 ns內燒壞了運算放大器的電阻器。這種脈沖測試的結果與在OP2中所見到的損壞相吻合。
這一結果雖不意味著來自電纜組件的電量造成了部件的損壞，但它的確預示出，具有迅速上升時間的快速脈沖，以及約0.5A的電流，會造成類似的損壞。用戶進一步的工作查到了一種可能誘因是緊挨著測板的示波器。
用戶發(fā)現(xiàn)示波器輻射產(chǎn)生一種高能電場，從而在近鄰部件上感應電荷。當技師們用測試儀器接觸線路板時，產(chǎn)生了放電。采取適當?shù)钠帘问侄我迫ル姾?，就消除了在測板運算放大器的失效問題。

結語

某些情況下，失效分析師無需對失效部件充分了解便能明白它是如何引起的。供應商對部件最為清楚，而用戶則對部件的實際應用了解最多。因此雙方需要毫無保留地共享信息以解決令人頭痛的EOS相關問題。