高温加速寿命试验在激光器管芯可靠性分析中的应用

合集下载

大功率半导体激光器加速寿命测试方法

大功率半导体激光器加速寿命测试方法0 前言大功率半导体激光器的应用领域越来越广泛，其可靠性非常重要，且寿命是衡量可靠性的重要指标之一。

然而，大功率激光器的工作寿命还没有一个国际标准定义，也没有标准的加速检测方法。

大量长寿命的无Al激光器的高温加速老化寿命试验也是在假定了激活能的基础上进行的，这样进行试验由于不知道不确定失效的机理，得到的寿命数据也是不能令人信服的。

本文基于加速寿命试验的基本概念，参考普通半导体器件寿命测试方法，通过两次高温加速老化，绘制激光器的老化曲线，计算出激活能，然后利用所求的激活能通过统计学的方法，反推出室温下器件的寿命值。

1 试验与计算分析本试验分别在40、80℃下对20只随机抽取的波长808 nm的无Al连续输出功率为1 W的单管激光器进行1.2 A恒流老化。

老化前抽出10只在室温下进行P-I-Y 测试，如图1所示。

加速老化试验过程分两个方面同时进行，一半器件用半导体激光器功率老化设备进行40℃(不控温)下的老化，由探测器定时自动采集光功率相对值并由电脑记录；另外一半放置于温度设定为80℃的高低温试验箱中通过探测器手工定时采集激光器的功率。

两次试验电流恒定控制为1.2 A。

图2和图3为老化过程中的功率退化曲线。

试验中规定相对功率下降30％为激光器失效时间。

40℃下的中位寿命为3 000 h；80℃下的中位寿命为330 h。

器件失效从根本上讲都是基本的物理化学过程，而温度对于许多物理化学过程来讲都是一个重要因素，温度升高以后，这些变化过程大大加快，器件失效过程被加速，试验总结出来阿列尼乌斯(Arrhenius)经验公式式中，L为寿命，Ea为激活能，A为常数，k(8.62×10-5eV／K)为波尔兹曼常数，T为热力学温度。

确定了失效模式的激活能以后，就可以得出加速系数τ。

设室温T0下寿命为L0，加速试验中温度T1下寿命为L1，温度T2下的寿命为L2(T2>T1)，则激活能的计算式为不同温度下Ea与τ的关系如图4所示，不同温度下，温度越高，曲线斜率越大，加速效果越明显；相同温度下，激活能越大，加速系数越大。

电子产品温度加速寿命试验方案的分析

1 明确试验方案的具体目的在电子产品温度加速寿命试验中，主要目的就是明确产品的实际寿命情况，根据试验结果进行合理的研究与分析，开展管理工作，提升寿命管理工作效果。

对于寿命较长的产品而言，在温度试验的过程中，可实现合理的管理工作，开展合理的分析工作，在明确试验条件下具体情况之后，了解应力水平之下的寿命特点，开展正常应力水平之下的分析工作，以此形成良好的寿命管理工作模式。

对于电子产品而言，在实际试验的过程中，会受到应力方面与可靠性方面的因素影响，因此，需建设加速应力模型，开展温度类型、湿度类型与电场类型的试验工作，在试验期间了解具体的平衡性与寿命特征，了解无故障时间的平衡情况。

电子产品寿命试验，主要针对产品的应力情况与可靠性特点等进行严格分析，建立加速模型，例如：阿伦纽斯与逆幂率等模型，能够通过模型的支持，全面优化整体试验工作体系，了解当前电子产品的寿命特点与具体情况，提高整体试验工作的应用效果。

2 电子产品温度加速寿命试验概念与理论分析在电子产品温度加速寿命试验的过程中，需了解具体的概念与理论内容，实现合理的管理工作，了解当前产品寿命试验的内容与特点，全面提高整体工作效果。

■2.1 概念分析在加速寿命试验的过程中，需开展工程与统计假设等工作，合理试验物理失效等管理方式创建统计模型，了解正常情况下的具体情况，开展加速环境之下的信息转换管理工作，明确额定应力之下的具体产品特点，开展数值估计的管理工作，提升应力管理工作效果。

在实际工作中，应开展失效机制的管理工作，明确应力情况，筛选最佳的试验方式，提高管理工作效果。

管理工作，明确参数情况，提升整体管理工作效果，优化整体参数的管理模式。

在加速寿命方程建设过程中，需创建合理的管理体系，建设先进模型。

对于产品剩余寿命而言，在实际试验的过程中，应开展合理的假设工作，实现寿命数据的计算工作。

■2.3 加速寿命试验类型分析在加速寿命试验的过程中，应开展可靠性的试验工作，针对电子产品的寿命进行严格控制，筛选最佳的试验方法，创建合理的电子产品管理机制，提升加速寿命试验管理工作效果，满足当前的工作要求。

半导体激光器的加速寿命实验方法

半导体激光器的加速寿命实验方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!引言半导体激光器是现代光电器件中使用最为广泛的一种激光器件。

yjd112005fg1 高温反偏试验加速寿命试验应力选取标准

yjd112005fg1 高温反偏试验加速寿命试验应力选取标准【主题】yjd112005fg1-高温反偏试验与加速寿命试验中的应力选取标准探讨1. 前言高温反偏试验与加速寿命试验在工程领域中扮演着至关重要的角色，而应力选取标准则是确保试验准确性和可重复性的重要因素之一。

本文旨在深入探讨yjd112005fg1高温反偏试验与加速寿命试验中的应力选取标准，以期为相关领域的专业人士提供全面的指导。

2. yjd112005fg1高温反偏试验与加速寿命试验概述在工程实践中，高温反偏试验与加速寿命试验被广泛应用于材料和设备的可靠性验证。

其中，高温反偏试验旨在模拟物料在高温环境下的行为，加速寿命试验则旨在通过特定条件下的加速破坏来推断材料或设备的寿命。

这两种试验为工程领域的研究提供了重要的数据支持，然而试验过程中的应力选取却是决定试验准确性的关键因素之一。

3. 应力选取标准的重要性在高温反偏试验与加速寿命试验中，应力选取标准的重要性不可忽视。

合理的应力选取能够准确地模拟实际工作条件，有助于推断材料或设备在特定环境下的表现。

选择合适的应力选取标准对于试验结果的准确性和可靠性至关重要。

4. yjd112005fg1标准的内容与要求yjd112005fg1标准是针对高温反偏试验与加速寿命试验中的应力选取进行了详细规定。

该标准依据特定的试验对象和环境条件，提出了相应的应力选取方案，并对试验过程中的参数进行了详细要求，以确保试验的可重复性和准确性。

5. 从简到繁的应力选取探讨在进行高温反偏试验与加速寿命试验时，应力选取的过程应当是由简到繁的。

也就是说，首先要根据试验对象的特性和工作环境确定基本的应力选取标准，然后逐步考虑其他因素的影响，进行更为精细的选取。

6. 总结与回顾yjd112005fg1标准在高温反偏试验与加速寿命试验中具有重要的意义。

合理选择应力选取标准，有助于确保试验结果的准确性和可重复性，为工程领域的研究提供可靠的数据支持。

850nm VCSEL—TOSA及其在高速通信中的应用

关键词：大数据；８５０ｎｍ垂直腔面发射激光器一传输光组件；实用化；可靠性；高温加速寿命试验中图分类号：ＴＮ２５３文献标志码：Ａ文章编号：１００５－８７８８（２０１３）０４－００４９－０４
ｒａｔｅｓｈｏｒｔ — ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙｕｓｅｄｉｎＥｔｈｅｒｎｅｔａｎｄｌａｒｇｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｅｎｔｅｒｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｈｉｐｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｓｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ，ｒｅｐｏｒｔｓｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｃｃｅｌ — ｅｒａｔｅｄｌｉｆｅｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｏｆｉｔｓｃｈｉｐｓ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ。ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎ — ｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｒａｎｇｅＥｔｈｅｒｎｅｔａｎｄｌａｒｇｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

可靠性测试产品高加速寿命试验方法指南

可靠性测试产品高加速寿命试验方法指南一、试验前准备1.定义试验目标：明确试验的目标，例如研究产品在高加速条件下的寿命和可靠性。

2.确定试验条件：确定试验的温度、湿度、震动等条件，通常通过考虑实际使用环境和产品的特性来确定。

3.设定试验方案：根据试验目标和条件，制定试验方案，包括试验时间、采样点、数据记录等。

二、试验过程1.安装产品：按照产品的安装要求进行安装，并确保安装牢固可靠。

2.试验设备检查：检查试验设备的工作状态、仪器的准确度、传感器的连接等，确保设备正常工作。

3.数据采集与记录：使用合适的数据采集设备和记录方法，实时采集试验过程中的数据，例如温度、湿度、振动等。

三、试验注意事项1.温度控制：根据试验需求和产品的设计要求，控制试验环境的温度稳定在目标温度，避免产生温度过高或过低的影响。

2.湿度控制：根据试验需求和产品的设计要求，控制试验环境的湿度稳定在目标湿度，避免产生湿度过高或过低的影响。

3.震动控制：根据试验需求和产品的设计要求，设定合适的震动频率、振幅和持续时间，控制试验中的震动条件。

4.数据处理与分析：将试验过程中采集到的数据进行处理和分析，例如计算产品的寿命、可靠性指标等，得出试验结果并进行评估。

四、试验结果分析1.寿命分析：根据试验结果，计算产品的寿命参数，例如平均寿命、失效率曲线等，分析产品在高加速条件下的寿命特性。

2.可靠性评估：根据试验数据，分析产品的可靠性指标，例如可靠度、失效率、故障率等，评估产品在高加速条件下的可靠性水平。

3.结果解释和改进：根据试验结果和分析，结合产品的设计和制造过程，解释试验结果，并提出改进产品可靠性的建议和措施。

五、试验注意事项1.安全措施：在进行高加速寿命试验时，要注意保证试验人员的安全，使用符合要求的试验设备和设施，正确使用试验设备以避免发生事故。

2.数据记录与保存：确保试验过程中的数据记录的准确性和完整性，并妥善保存试验数据，以备后续分析和评估使用。

高温加速寿命计算表

高温加速寿命计算表摘要：一、引言二、高温加速寿命计算表的定义与作用三、高温加速寿命计算表的使用方法1.确定加速因子2.选择合适的统计模型3.计算高温加速寿命四、高温加速寿命计算表在实际应用中的案例分析五、总结正文：一、引言随着科技的快速发展，电子产品的性能和使用寿命成为人们越来越关注的问题。

高温环境对电子产品的性能和寿命有着重要影响，为了评估产品在高温环境下的使用寿命，高温加速寿命计算表应运而生。

本文将对高温加速寿命计算表进行详细介绍。

二、高温加速寿命计算表的定义与作用高温加速寿命计算表是一种评估产品在高温环境下使用寿命的统计工具。

通过计算表中的数据，可以预测产品在实际使用过程中的寿命，从而指导产品设计和生产过程，提高产品的可靠性和稳定性。

三、高温加速寿命计算表的使用方法1.确定加速因子高温加速寿命计算表的使用首先需要确定一个合适的加速因子。

加速因子是用来描述环境因素对产品寿命的影响程度，一般情况下，高温环境的加速因子大于1。

2.选择合适的统计模型根据产品实际使用过程中的数据，选择一个合适的统计模型，如Arrhenius模型、Weibull模型等。

不同的统计模型适用于不同类型的产品，需要根据具体情况进行选择。

3.计算高温加速寿命根据所选模型和已知的加速因子，可以计算出产品在高温环境下的加速寿命。

这一过程可以使用专门的计算软件或手动计算完成。

四、高温加速寿命计算表在实际应用中的案例分析以某电子产品为例，在实际使用过程中，产品的工作温度为40℃，环境温度为25℃。

通过实验和数据分析，确定该产品的加速因子为2。

然后选择合适的统计模型进行计算，最终得出该产品在高温环境下的加速寿命。

五、总结高温加速寿命计算表是一种评估产品在高温环境下使用寿命的重要工具，对于电子产品的设计、生产和使用具有重要的指导意义。

Si基GaN HEMT器件高温可靠性研究

Si基GaN HEMT器件高温可靠性研究Si基GaN HEMT器件高温可靠性研究摘要：随着集成电路工作温度的不断提高，高温环境下器件的可靠性成为亟待解决的问题。

本文研究了Si基氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）器件在高温环境下的可靠性，并分析了其失效机理以及可能的解决方案。

一、引言近年来，随着高功率、高速度、高频率电子设备的发展，对功率放大器和射频应用的需求也不断增加。

Si基氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）凭借其优异的电特性被广泛应用于射频功率放大器、通信系统和雷达技术等领域。

然而，高温环境下的工作可靠性成为制约其广泛应用的一个重要因素。

二、高温环境下器件失效机理1. 热失效高温环境下，器件内部发生的热失效是主要的失效机制之一。

当温度升高时，晶体管的导电层与绝缘层之间的激发电子和空穴的数目增加，导致局部热点，进而引发热失效。

2. 电热失效高温下电热失效也是影响器件可靠性的重要因素之一。

电子与其他粒子的碰撞频率加快，其能量转化为热能的速率也相应增加，导致电热失效。

3. 氧化层失效高温下，氧化层的腐蚀速度增加，导致其失效，从而引起漏电、导通等问题。

三、高温环境下Si基GaN HEMT器件可靠性研究1. 温度加速寿命测试通过对一批Si基GaN HEMT器件进行不同温度下的加速寿命测试，观察器件的性能变化情况，从而评估其在高温环境下的可靠性。

2. 失效分析通过对失效的Si基GaN HEMT器件进行分析研究，确定所用失效机制以及关键成因。

3. 解决方案（1）热管理策略：采用更好的散热结构和材料，提高热导率，降低局部温度，减少热失效的发生。

（2）材料选择：优化材料选择，选用高温稳定性好的材料，减少氧化层失效的可能性。

（3）工艺优化：改进制程工艺，提高器件的可靠性。

四、结论通过对Si基GaN HEMT器件在高温环境下的可靠性研究，我们发现热失效、电热失效和氧化层失效是主要的失效机制。

针对这些失效机制，我们可以采取热管理策略、优化材料选择和改进工艺等方案来提高器件的高温可靠性。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

高温加速寿命试验在激光器管芯可靠性分析中的应用
作者：杨绸绸戴智丽王连进
来源：《科技创新导报》 2014年第1期
杨绸绸戴智丽王连进
(1，2燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛 066004，3燕山大学车辆与能源学院)
摘要:该文研究了高温加速寿命试验在激光器管芯可靠性分析中的应用，给出了加速老化试验的试验方法、基本概念和流程，并结合试验数据研究了高温加速寿命试验对激光器管芯的可靠性影响以及对激光器管芯寿命的预测，为在实际应用中使用高温加速寿命试验节省时间，为提高管芯可靠性提供技术支持。

关键词:激光器管芯高温加速寿命试验可靠性寿命
中图分类号:TN248 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)01（a）-0077-01
1 可靠性分析基本理论
随着市场经济和科学技术的发展，设计和制造水平的不断提高，各个领域的设备和产品不断朝着高性能和高可靠性方向发展，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性和安全性。

产品的可靠性越高，寿命越长，在相对短期内几乎不可能失效，因此很难获得失效数据。

这些情况的出现给可靠性分析带来了一些问题，由于无法得到足够的失效数据，这使得基于失效数据分析的传统可靠性分析方法很难使用或分析结果与实际应用偏差较大。

产品的高温加速寿命试验数据包括很多的可靠性信息，通过产品的加速寿命试验进行可靠性分析可以在很大程度上节省时间和费用。

也可以解决可靠性高、寿命比较长的产品可靠性评估问题。

本文以激光器管芯高温加速寿命为例，对高温加速寿命试验的一般概念和激光器管芯的可靠性进行了探讨，并对激光器管芯的可靠性进行了分析预测。

2 可靠性指标
产品的可靠性有好几种标准衡量，有定量的，也有定性，有时要用好几种指标去衡量一种产品的可靠性，但最主要的指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间(MTBF)等。

对电子产品而言，产品失效一般符合浴盆曲线分布，即产品失效分为早期失效阶段、中期稳定失效阶段和后期失效阶段。

早期失效，由于少数产品在制作后存在运输、调试等问题，产品有比较明显的缺陷，在投入使用的最初期，这缺陷很快就暴露出来了，随着时间的增长，这些明显的缺陷越来越少，也就形成了失效率迅速下降的现象；中期稳定阶段，产品的失效稳定在一个比较低的水平，当少数产品的明显缺陷暴露出来后，剩下的就是正常产品，这部分产品可以稳定、持久的工作，所以失效率稳定在一个较低水平；后期失效阶段，这段时间，产品的失效率迅速上升，后期产品经过长时间的工作、磨损和老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加，到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升。

3 激光器管芯的特性
激光器管芯的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。

但pn结区发出的光子是非
定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，
这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提
高半导体激光器的内、外部量子效率。

管芯顶部包封的环氧树脂有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和
材料性质，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致
使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部
经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提
高管芯的光出射效率。

选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不
同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。

4 高温加速寿命试验的理论依据和试验方案
4.1 高温加速寿命试验的理论依据
半导体器件等电子元器件在使用或储存过程中，总存在着某种比较缓慢的物理化学变化。

当这一物理化学变化过程发展到一定阶段时，器件的外观个性和功能就逐步变化，最终导致特
性的退化和功能的完全丧失，即失效。

器件的失效大多是由于器件表面状态的变化和体内、金
属化系统等的物理化学变化造成的。

例如，由于PN结附近有杂质离子或其他沾污形成导电沟道，使器件反向漏电流变大、击穿电压下降；由于湿气或其他有害气体侵入管壳内产生化学腐蚀等，这些变化实质上都是物理化学变化过程。

它们的变化过程跟温度有密切关系。

当温度升高以后，这些物理变化过程大大加快，器件的失效过程被加速，这就是加速老化试验的理论依据。

高温加速寿命试验就是用加大应力的方法促使样品在短时期内失效，从而预测激光器管芯
在正常储存条件或工作条件下的可靠性，这样就可以在较短时间内通过少量样品的高应力试验，推算出产品在正常应力下的可靠性水平，以供用户设计时参考，或作为工艺对比及合理制定筛
选条件和例行试验规范的依据。

同时，结合失效分析，还可以随时了解造成产品不可靠的主要
因素，并迅速反馈到有关设计或制造部门加以改进及纠正。

因此，高温加速寿命试验不仅节省
了人力、物力和时间，并且结合失效分析技术已发展成为控制、提高激光器管芯可靠性的一种
行之有效的好办法。

高温加速寿命试验所加的应力有温度、功率、电压、电流等应力，本文主
要研究对激光器管芯在温度和电流条件下的高温加速寿命试验以及对激光器管芯可靠性的探讨。

4.2 激光器管芯的高温加速寿命试验
激光器管芯的高温加速寿命试验数据显示，依据产品的寿命周期曲线，有些产品会出现失效。

在驱动电流相同时，温度越高，时间越长，器件的光功率下降越快，阈值电流上升越快，
失效的样品数量越多，因此通过加大应力的方法促使样品在短时期内失效，从而预测激光器管
芯在正常储存条件或工作条件下的可靠性。

通常在高温加速寿命试验中很少有器件在试验过程
中短时间会实际超过寿命终止阈值。

5 激光器管芯的可靠性分析
通过对激光器管芯进行的可靠性试验来看，环境应力对管芯性能参数影响较大，通常在试
验过程中选定的参数要定期检测直到退化超过寿命终止阈值即失效判据或规定的小时数已经达到。

通常在试验结束时没有失效的器件所反映出来的任何性能参数退化都可以用来作为寿命终
止终止阈值试验的估计。

这些估计的时间可以用于管芯可靠性的各种相关计算。

从而对激光器
管芯的可靠性进行预测。

参考文献
[1] 顾瑛.可靠性工程数学.2004.
[2] 刘明治.可靠性试验.2004.
[3] T elcordia Technologies Generic Requirements GR-468-CORE Issue 2,September 2004.
[4] 微电子器件试验方法和程序MIL-STD-883D.电子工业部标准化所，1991.
[5] 赵建印，孙权，彭宝华，等.基于加速退化试验数据的可靠性分析[J].电子质
量,2005(7).
[6] 周进.军用真空光电器件的可靠性要求及其管理[J].电子质量,1994(6).
[7] 黄章勇.光纤通信用光电子器件与组件[M].北京邮电大学出版社,2003.
[8] 许少辉，王文双，陈波.通信网络用光电器件的可靠性强化试验[J].电子产业可靠性与环境试验，2005(S1).。