什么原因毀掉了運(yùn)算放大器

圖3 另一種不同類型的運(yùn)算放大器(OP2)受到輕度損壞，只毀壞了一只電阻器

圖4 OP1運(yùn)算放大器局部示意圖示出EOS事件發(fā)生時(shí)電流通過的路徑

我們來做試驗(yàn)

尋查工作的下一步是通過試驗(yàn)試再現(xiàn)失效過程。我們對(duì)造成損壞的EOS事件類型進(jìn)行了某些假設(shè)。例如，假定測(cè)試導(dǎo)線能提供充足的電感量(~2mH)造成電壓尖峰，這樣在測(cè)試電路中就不用放置額外的電感了。我們還對(duì)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(shí)間進(jìn)行了一些猜測(cè)。
對(duì)OP1器件進(jìn)行測(cè)試，我們用一臺(tái)Tektronix曲線跟蹤儀提供25V脈沖，持續(xù)時(shí)間范圍10~50ms。3英尺的測(cè)試導(dǎo)線將曲線跟蹤儀連于DUT。在這些條件下，測(cè)試部件沒產(chǎn)生像我們?cè)贠P1器件中觀察到的那樣失效。將電壓設(shè)定到350V、使用串聯(lián)電阻將峰值電流限制在2.5 A進(jìn)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(duì)測(cè)試部件更為嚴(yán)重的損壞。降低電壓水平或者串聯(lián)電阻增大可能會(huì)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(jìn)一步的試驗(yàn)。
通過我們的測(cè)試結(jié)果，用戶找到了可能的失效原因---測(cè)試臺(tái)的非接地測(cè)試電纜存在失效。非接地電纜能充電到極高的電壓，且當(dāng)與線路板相連時(shí)，它將放電到線路板電路中，損壞運(yùn)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?cè)跍y(cè)試器件上施加一電壓給負(fù)輸入并增大這一電壓直到運(yùn)算放大的輸入電阻器開路。運(yùn)算放大器負(fù)輸入上的+17V信號(hào)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(gè)電阻完全失效，測(cè)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(gè)電阻器迅速受熱，于是我們嘗試使用傳輸線脈沖(TLP)測(cè)試儀。這種類型的測(cè)試儀將一定長(zhǎng)度的同軸電纜充電至預(yù)置電壓，然后將電纜放電到DUT中。TLP測(cè)試儀能產(chǎn)生一種上升時(shí)間小于2 ns、脈寬可變的矩形電流脈沖。當(dāng)我們給電纜充電充到250V時(shí)，它產(chǎn)生了0.5A的峰值電流，在55 ns內(nèi)燒壞了運(yùn)算放大器的電阻器。這種脈沖測(cè)試的結(jié)果與在OP2中所見到的損壞相吻合。
這一結(jié)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(yù)示出，具有迅速上升時(shí)間的快速脈沖，以及約0.5A的電流，會(huì)造成類似的損壞。用戶進(jìn)一步的工作查到了一種可能誘因是緊挨著測(cè)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(chǎng)，從而在近鄰部件上感應(yīng)電荷。當(dāng)技師們用測(cè)試儀器接觸線路板時(shí)，產(chǎn)生了放電。采取適當(dāng)?shù)钠帘问侄我迫ル姾?，就消除了在測(cè)板運(yùn)算放大器的失效問題。

結(jié)語

某些情況下，失效分析師無需對(duì)失效部件充分了解便能明白它是如何引起的。供應(yīng)商對(duì)部件最為清楚，而用戶則對(duì)部件的實(shí)際應(yīng)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(guān)問題。