Studium degradace isolační vrstvy Ta2O5
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Ve své práci se zaměřuji na studium izolační vrstvy Ta2O5 požité jako dielektrikum v tantalových kondenzátorech. Kondenzátor zapojený v normálním módu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru. Zbytkový proud součástkou lze podle mechanismu přenosu náboje rozdělit na několik složek: ohmickou, Poole-Frenkelovu, tunelovou a Schottkyho. Sestavil jsem aparaturu pro měření časových závislostí zbytkového proudu za zvýšené teploty, na které jsem prováděl žíhání tří sérií tantalových kondenzátorů od různých výrobců při teplotě 400 K a jmenovitém napětí 35 V po dobu více než 20-ti dnů. Z vyhodnocení časových závislostí plyne, že zbytkový proud se za zvýšené teploty v elektrickém poli s časem mění v důsledku pohybu iontů, přičemž dochází k ovlivnění jednotlivých složek zbytkového proudu. Pohybem iontů se myslí jejich drift vlivem přiloženého elektrického pole a difuze v důsledku gradientu koncentrace. Po žíhání vzorků po dobu cca 2 x 106 s jsem prováděl regeneraci zbytkového proudu při napětí 5 V po dobu 106 s. Hodnoty zbytkových proudů po žíhání výrazně narostly a po regeneraci opět klesly téměř na výchozí úroveň, u některých vzorků dokonce na úroveň nižší než výchozí. Z VA charakteristik před i po stárnutí a po procesu „regenerace“ plyne, že dojde nejen ke změně parametrů jednotlivých složek proudu, ale i ke změně mechanismu vedení proudu.
The aim of the thesis is to examine the dielectric function Ta2O5 insulating layers in tantalum capacitors. The capacitor plugged in the regular mode represents a MIS structure of reverse direction. Three different factors can be determined for the residual current of the component according to its charge transmission mode: the ohmic, Pool–Frenkel, tunnel and Schottky. An apparatus was constructed by the author of the thesis to measure the temporary connection between residual current and rise of temperature of the tantalum capacitors. Annealing of three different sets of tantalum capacitors made by different producers was performed at the temperature of 400 K and nominal voltage of 35 V during the period of 20 days.The experiment has proved the residual current in the electric field changes with rising temperature in time as a result of the ion movement. The singular factors of the residual current are influenced during the process. By the “ion movement” is meant the ion drift influenced by the attached electric field and diffusion caused by the concentration gradient. First, the samples were being annealed for c. 2 x 106 s, and then the residual current was being regenerated under the voltage of 5 V for 106 s. The residual current values increased considerably after annealing, and decreased again to more or less the original level after the regeneration, some of the samples reaching even values bellow the original level. The VA characteristics of the samples measured before and after the process of controlled obsolescence, and after the regeneration prove not only a change in parameters of the different current factors, but also a change of the current transmission mechanism employed in the process.
The aim of the thesis is to examine the dielectric function Ta2O5 insulating layers in tantalum capacitors. The capacitor plugged in the regular mode represents a MIS structure of reverse direction. Three different factors can be determined for the residual current of the component according to its charge transmission mode: the ohmic, Pool–Frenkel, tunnel and Schottky. An apparatus was constructed by the author of the thesis to measure the temporary connection between residual current and rise of temperature of the tantalum capacitors. Annealing of three different sets of tantalum capacitors made by different producers was performed at the temperature of 400 K and nominal voltage of 35 V during the period of 20 days.The experiment has proved the residual current in the electric field changes with rising temperature in time as a result of the ion movement. The singular factors of the residual current are influenced during the process. By the “ion movement” is meant the ion drift influenced by the attached electric field and diffusion caused by the concentration gradient. First, the samples were being annealed for c. 2 x 106 s, and then the residual current was being regenerated under the voltage of 5 V for 106 s. The residual current values increased considerably after annealing, and decreased again to more or less the original level after the regeneration, some of the samples reaching even values bellow the original level. The VA characteristics of the samples measured before and after the process of controlled obsolescence, and after the regeneration prove not only a change in parameters of the different current factors, but also a change of the current transmission mechanism employed in the process.
Description
Keywords
Tantalový kondenzátor, Zbytkový proud, Ta2O5, pohyb iontů v izolační vrstvě, žíhání, zrychlené stárnutí, regenerace izolační vrstvy, VA charakteristiky, I-t charakteristiky, Tantalum Capacitors, leakage current, Ta2O5, iont migration, dielectric layer, annealing, regeneration, VA characteristics, I-t characteristics
Citation
VELÍSEK, M. Studium degradace isolační vrstvy Ta2O5 [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Mikroelektronika
Comittee
doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc. (místopředseda)
RNDr. Ladislav Mareček, CSc. (člen)
Ing. Jan Prášek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Arnošt Bajer, CSc. (člen)
Date of acceptance
2013-06-11
Defence
Student seznámil komisi se svoji závěrečnou prací a odpověděl na tyto otázky:
1) Vysvětlete termín "samouzdravování" u sledovaných kondenzátorů a popište jak souvisí částečné výboje se snížením vlivu trhlin v izolantu na jeho zbytkový proud.
2) Popište způsob výpočtu aktivačních energií zbytkového proudu z naměřených charakteristik.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení