導(dǎo)致半導(dǎo)體制冷片失效的四個(gè)主要原因

通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及測(cè)試發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致制冷片失效的原因主要有以下4個(gè)方面：

1、熱應(yīng)力：

失效機(jī)理：半導(dǎo)體致冷器工作時(shí)一面吸熱、一面放熱，兩面工作在不同的溫度上。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料和其他部件（導(dǎo)銅和瓷片）的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致致冷器內(nèi)部的熱電材料與導(dǎo)流片、瓷片之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間工作尤其是頻繁進(jìn)行冷熱交變工作后導(dǎo)致熱電材料與導(dǎo)流片結(jié)合部形成缺陷甚至開(kāi)裂，引發(fā)致冷器失效。

2、電化學(xué)腐蝕：

失效機(jī)理：半導(dǎo)體致冷器使用時(shí)，冷面溫度一般會(huì)降低到露點(diǎn)以下。如果致冷器的密封不好，水汽會(huì)進(jìn)入到致冷器內(nèi)部，通電時(shí)引起電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致半導(dǎo)體致冷器內(nèi)部短路影響使用效果。針對(duì)這種失效機(jī)理，在一般的致冷器設(shè)計(jì)中，要在致冷器的四周封裝硅橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂膠加以密封，可以在一定程度上緩解由于水汽浸入而引起的電化學(xué)腐蝕，適用于一般場(chǎng)合。

3、物質(zhì)遷移（擴(kuò)散）：

失效機(jī)理：半導(dǎo)體致冷器長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，導(dǎo)流片中的銅元素以及焊料當(dāng)中的錫元素會(huì)向半導(dǎo)體材料中擴(kuò)散，使該接頭處形成缺陷甚至斷裂，同時(shí)導(dǎo)致半導(dǎo)體材料性能降低以至最終失效。

4、半導(dǎo)體晶體損壞：

失效機(jī)理：半導(dǎo)體材料在形成和加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生裂紋等缺陷，每個(gè)半導(dǎo)體致冷器是由很多對(duì)半導(dǎo)體材料組成的，焊接后相當(dāng)于很多個(gè)焊點(diǎn)。半導(dǎo)體致冷器長(zhǎng)時(shí)間使用后，尤其是工作電壓接近最大溫差電壓時(shí)，半導(dǎo)體材料本身缺陷和焊點(diǎn)之間的差異逐步擴(kuò)大，缺陷點(diǎn)產(chǎn)生熱量大于其他部位，最終導(dǎo)致缺陷部位斷路致冷器不能工作。