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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Allgemeine Lebensdauer von Halbleitern


Autor: A. R. (redegle)
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Hi @ all.

Mein Problem ist, das ich schon ganz oft Datenblätter von Kondensatoren 
oder Relais gesehen habe jedoch ist mir so etwas noch nicht bei 
Halbleitern begegnet.

Gibt es irgendwelche Anhaltspunkte, wie lange die Lebensdauer eine 
Halbleiters ist.

1. Normalerweise denkt man bei Lebensdauer direkt an Verschleiß, jedoch 
tritt so viel ich weiß bei Halbleitern kein Verschleiß auf.

2. Wie verhält es sich mit der Grenztempertur. Wenn diese überschritten 
ist, ist das Bauteil defekt aber wie verhält es sich wenn der Betrieb 
über einen längeren Zeitraum knapp an den Grenzwerten betrieben wird. 
Gibt es Datenblätter die ein Verhalten zwischen Betriebstemperatur und 
Lebensdauert angeben oder halten Bauteile ewig wenn sie nie über der 
Grenztemperatur betrieben werden.

3. Es gibt viele Bauteile mit eingebautem Temperaturschutz. Dieser sorgt 
zwar für ein Drosseln wenn die Grenztemperatur erreicht ist. Jedoch wird 
das Bauteil meist an der Grenztemperatur betrieben, bis der Fehler 
beseitigt oder das Bauteil ausgeschaltet wird.

4. Wie verhält es sich mit der Spannung. Wenn ein Bauteil auf 30V 
spezifiziert ist. Hält es nun länger wenn die Spannung nie über 10V 
steigt? Wie resistent sind Bauteile gegenüber kurzen Spannungsspitzen?
Findet dabei eine Alterung statt oder entsteht ein Ausfall von jetst auf 
gleich?

Autor: gast (Gast)
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>1. Normalerweise denkt man bei Lebensdauer direkt an Verschleiß, jedoch
>tritt so viel ich weiß bei Halbleitern kein Verschleiß auf.

Das ist auch bei Halbleitern das Problem. Hier Wandern nicht nur die 
Elektronen sondern auch die ganzen Atome von der Metallischen 
Verdrahtungsebene... aber ich habe das nur mal so aufgeschnappt... und 
irgendwann ist dann die Verbindung weg...

Autor: ulrich (Gast)
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Die meisten Halbleiterbauteile halten fast ewig, wenn man sie nicht 
übermäßig belastet. Ganz selten findet man auch mal angeben zur 
Lebensdauer. Am ehesten bei den den Bauteilen, die eine tatsächlich 
begrenzte Lebensauer haben, wie LEDS.
Fast immer nimmt die Lebensdauer mit der Temperatur ab. In etwa auf die 
Hälfte für nur 5-10 Grad mehr. Daneben gibt es aber auch noch andere 
Mechanismen die die Lebensdauer verkürtzen: Temperaturwechsel, 
Feuchtigkeit, mechanische Belastungen, hohe Stromstärken, Strahlung.

Eine zu hohe Spannung führt bei Halbleitern meistens zu einem sofortigen 
Ausfall, oder es passiert nichts. Entsprechend hilft die niedrigere 
Spannung nicht unbedingt für mehr Lebensdauer. Es gibt aber auch Fälle 
wo Spannungsspitzen, z.B. ESD, zu einer Veränderung in kleinen Schritten 
führt, und erst nach vielen kleinen Schäden ist der Halbleiter so 
schlecht, das er nicht mehr geht.

Autor: Philipp (Gast)
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Wie gast schon schrieb kommt es bei hohen Stromdichten zur Migration des 
Aluminiums, danbei ist des dann entweder wirklich unterbrochen oder was 
häufiger der Fall ist, es entstehen Kurzschlüsse mit benachbarten 
Leitungen durch Hillocks.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Da gibt's 'ne Statistik dazu, google mal nach 'Badewannenkurve'.

Autor: A. R. (redegle)
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Die Badewannenkurve gibt nur etwas über den statistischen Ausfall von 
Bauteilen wieder. Ob dieser zu Beginn stattfindet oder gegen Ende.

Was mich interessieren würde währe.

Ein
Zeit-Temperatur-Diagramm
Zeit-Strom-Diagramm
Zeit-Wärmestress-Diagramm
usw.

Wobei ein Zeitwert ganz interessant währe. Wie z.B. ein statistisches 
Mittel von 100000h wie man es bei LEDs oder Kondensatoren kennt.

Autor: Fatzke (Gast)
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Die Lebensdauer von Halbleitern hängt, wie schon oben erwähnt, von 
verschiedenen Faktoren ab. Was mir in der bisherigen Diskussion fehlt, 
ist der Einfluss der Temperaturzyklen, denen ein Halbleiter bei 
wechselnder Belastung ausgesetzt ist. Eine genauere Erklärung ist hier

http://www05.abb.com/global/scot/scot256.nsf/verit...

oder hier

http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2010/2649/p...

zu finden.

Grüsse

Autor: Kenner des Forums (Gast)
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Es gibt Halbleiter die werden schon defekt geliefert bzw. man kann
sie für nichts gebrauchen weil die Erfinder alle bekloppt waren.
Dazu zählen hier im Forum u.A.:

xx709
xx741
xx723

und Z-Dioden allgemein, die werden nur zum Spaß gefertigt.

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