Metal oksitli alan etkili transistör güç elemanlarının güvenilirlik analizi
Analysis study on power mosfet reliability
Yazar: RAHMET AYBÜKE BİLİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN ALTINTAŞ ; PROF. DR. ERKAN MEŞE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güvenilirlik = Reliability ; MOS transistör = MOS transistor

Özet:
Son yıllarda yarı iletken güvenilirliği önemli bir konu haline gelmiştir. Yarı iletkenler tüketici elektroniği, havacılık, otomotiv ve askeri sistemler başta olmak üzere birden çok farklı alanlarda kullanılmaktadır. Kullanım yerlerine bakıldığında ürünlerin güvenilirliği bu alanlarda müşteriler için ön plandadır. Müşteri çabuk arızalanan bir ürünü kullanmayı tercih etmeyeceği gibi üretici de garanti gideri fazla olacak bir ürünü üretmeyi istemez. İşte tam da bu noktada güvenilirlik başlar. Güvenilirlik analizi sayesinde ürün tasarım aşamasındayken hata eğilimi Yüksek malzemeler seçilmeyerek meydana gelebilecek problemlerin olasılığı düşürülebilir. 
Yarı iletkenlerden MOSFET'lerin güvenilirliği ile ilgili birçok araştırmalar yapılmaktadır. Bir devre tasarımcısının tasarımında fiyat performansı açısından hangi marka MOSFET'i seçeceği çok önemlidir. Buna karar verebilmek için elindeki malzemeleri karşılaştırabileceği bir yöntemi olması gerekmektedir. 
MOSFET yapısı gereği arızalandırmadan yaşlandırması zor olan malzemelerden biridir.  Bu tezde iki farklı çalışma yapılmıştır. Birinci çalışmada aynı tipte 3 farklı firmaya ait MOSFET'lere hızlandırılmış yaşlandırma testi tasarlanmış ve test sonuçları analiz edilerek hata oluşum mekanizmalarına ışık tutulmaya çalışılmıştır.  Tasarlanan yaşlandırma testi ile elektriksel parametrelerinin %10'dan daha fazla değiştiğinde bu değişeme bağlı olarak iç yapısındaki değişiklikler aydınlatılmaya çalışılmıştır. Hata mekanizması olarak termal stress kaynaklı çipte yanıklar tespit edilmiştir. Kullanılan yöntem sayesinde tasarımcılar ve üreticiler için malzemelerini değerlendirmelerinde yeni bir test yöntemi geliştirilmiştir. İkinci çalışma olarak üreticilerin giriş kalite kontrol bölümlerine (incoming quality control) bir test kontrol noktası eklenmesi açısından MOSFET'ler için üretim partilerinin kontrolüne yönelik testler önerilmiştir. İlk çalışmada tasarımcının ikinci çalışmada da üreticinin MOSFET'i kullanmadan önce güvenilirliğini test etmesi hedeflenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Güvenilirlik, termal stress, yaşlandırma

Abstract:
Recently semiconductor's reliability has become very important issue. Nowadays especially Power MOSFETs have been used in different area such as; military, consumer electronics, automotive and aviation etc. The cost, efficiency, power density, complexity, and reliability come into prominence for different industries. Especially reliable product affects failure rate and guarantee expenses positively.
Having preliminary knowledge regarding failure modes of a power semiconductor device, a designer is able to predict worst case scenario after the product is commercialized. Furthermore, the same knowledge can serve as a significant database to take preventive action beforehand. 
Failure modes of Mosfets of different brands after degradation test, their reaction after the same time span and the variation on their parameters can become a invaluable knowledge base for designers.   
These stresses can change MOSFET's operating parameters. Percentage of the change in the operating parameters give degradation period of device. As cited in the literature 10% change in a parameter means that it begins to give its fault signal.
In this study, based on the characteristic parameters of MOSFET's degradation, reliability of MOSFETs from different companies has been compared. Same type of MOSFETs are investigated. Acceleration test are designed and devices are degraded. According to degradation data, transfer characterization is investigated and failure modes of MOSFETs have been examined.  This degradation data of values have been observed %10 variance which is degradation's sign.  At the same time basic MOSFET parameter test designed for incoming quality control.
Keywords: Degradation, Reliability, MOSFET, transfer characterisation, failure mode