芯耀
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在電子系統(tǒng)中，MDD穩(wěn)壓二極管（Zener Diode）憑借其在反向擊穿區(qū)域的穩(wěn)定電壓特性，被廣泛應(yīng)用于電壓參考、過壓保護(hù)和穩(wěn)壓電路中。然而在實(shí)際應(yīng)用中，穩(wěn)壓管并非“永不失手”。其失效往往會(huì)直接影響電路的供電穩(wěn)定性甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此，深入了解其典型失效模式，如開路、熱擊穿和漏電流異常，是每位工程師必須掌握的故障排查技能。
一、開路失效：電路中的“隱形人”
開路是穩(wěn)壓二極管最常見的失效模式之一。其根本原因通常來(lái)自過載應(yīng)力，如電流瞬時(shí)過大或反復(fù)沖擊，導(dǎo)致PN結(jié)內(nèi)部熔斷或金屬引腳虛焊。此類故障往往不容易在外觀上直接判斷，但從電路表現(xiàn)來(lái)看，穩(wěn)壓功能完全喪失，輸出電壓不再被限制，或呈現(xiàn)完全斷開狀態(tài)。
開路失效的排查方法較為簡(jiǎn)單：使用萬(wàn)用表在二極管兩端進(jìn)行正反向電阻測(cè)量，若兩向均呈現(xiàn)無(wú)窮大電阻，可初步判定為開路。若應(yīng)用在電壓參考回路中，還可通過測(cè)量輸出電壓偏離穩(wěn)定值來(lái)判斷。
二、熱擊穿：穩(wěn)壓變“炸雷”
熱擊穿是穩(wěn)壓管常見的災(zāi)難性失效形式之一。穩(wěn)壓管正常工作于反向擊穿區(qū)，但若功率設(shè)計(jì)不合理，散熱不足，器件將因長(zhǎng)期高溫積熱而失控。溫度升高將進(jìn)一步引發(fā)熱載流子累積，導(dǎo)致結(jié)區(qū)不可逆損傷，形成永久擊穿。
此類失效通常表現(xiàn)為穩(wěn)壓二極管正反向均呈低阻狀態(tài)，即導(dǎo)通異常。萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，兩端電阻接近短路，電壓鉗位功能喪失，輸出電壓可能嚴(yán)重偏低。熱擊穿往往伴隨輕微燒焦或封裝變色，需要留意器件外觀變化。
為預(yù)防熱擊穿，應(yīng)確保穩(wěn)壓管功耗??=????×????，在額定值之內(nèi)，同時(shí)在PCB設(shè)計(jì)中預(yù)留良好的散熱銅箔或搭配散熱片。高溫環(huán)境下尤其需要選用高溫規(guī)格穩(wěn)壓管并謹(jǐn)慎計(jì)算功率裕度。
三、漏電流升高：潛藏的“隱患?xì)⑹帧?/h2>
漏電流失控是最難察覺的一種穩(wěn)壓管失效。正常情況下，穩(wěn)壓管在反向電壓低于擊穿電壓時(shí)應(yīng)只有極微小的反向漏電流（nA級(jí)）。一旦工藝退化、長(zhǎng)期超溫或靜電沖擊造成PN結(jié)損傷，漏電流便可能升高至μA甚至mA級(jí)，形成持續(xù)功耗，導(dǎo)致系統(tǒng)異常甚至誤觸發(fā)。
此類問題對(duì)高阻抗輸入或微功耗系統(tǒng)影響尤為嚴(yán)重，例如精密ADC電路、電池供電模塊等。排查時(shí)可通過精密源表測(cè)量反向電流或?qū)⒎€(wěn)壓管從電路中取下后單獨(dú)測(cè)試。
四、提升可靠性的關(guān)鍵措施
穩(wěn)壓二極管雖小，但其可靠性對(duì)系統(tǒng)影響巨大。避免失效的關(guān)鍵在于：
合理選型：根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流與電壓，選擇合適的擊穿電壓和功率等級(jí)；
穩(wěn)健設(shè)計(jì)：加入限流電阻，避免因浪涌或熱擊穿引發(fā)災(zāi)難性故障；
布局優(yōu)化：留足散熱銅皮，避免過度集熱；
靜電防護(hù)：做好ESD設(shè)計(jì)，防止初級(jí)擊穿；
品質(zhì)管控：選用正規(guī)廠牌、通過AEC-Q101或ISO認(rèn)證的元件。
唯有從器件選型、熱管理到系統(tǒng)防護(hù)多管齊下，才能真正提升穩(wěn)壓二極管在應(yīng)用中的穩(wěn)定性與壽命。作為FAE，我們不僅要了解器件參數(shù)，更要熟悉它在系統(tǒng)中的“生老病死”，才能為客戶帶來(lái)真正有價(jià)值的解決方案。
