УДК 539.216
Ландышев А.В., Лаврентьев А.А.,
Ландышев В.А.

ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ОТКАЗА
В МИКРОМОДУЛЬНЫХ, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ БЛОКАХ
344010, г. Ростов- на- Дону, пл. Гагарина 1. Телефон: (8632) 38-15-25
office@dstu.edu.ru

Проведены электронно- зондовые исследованиямикромодульных,
термоэлектрических блоков микро-милливаттного диапазона мощности
для температур 60-1000С по горячему спаю на основе сплавов Bi2 Se0.3 Te2,7
, Bi0.48 Sb1.52 Tе3, с коммутированных по боковым поверхностям
перемычками висмута. Показано, что при нагревании происходит
взаимная диффузия между висмутом и термоэлектрическими сплавами.
При этом в сплавах на контактах растут реакционные зоны содержание
компонентов, в которых соответствует формулам ( BixSb1-x)2,7Te при
х=0.66-0.74 и Bi xTe при х=3-2 соответственно для ветвей р и n -типа
проводимости, что согласуется с данными работ[1,2]. Построены
зависимости ширины реакционной зоны от времени и температуры
(180,200,230.2500С), которые хорошо описываются с помощью ранее
полученных значений коэффициентов диффузии.
Установлено, что истощение слоя висмута коммутационной
перемычки, приводит к возникновению на ее месте сплошной зоны
продуктов
взаимодействия
и
к
отслаиванию
последней
от
термоэлектрического материала. Это приводит росту внутреннего
электрического сопротивления всего термоэлектрического блока на 30-
35%. Полученный результат был использован для оценки долговечности и
расчета надежности микромодульного блока путем экстраполяции в
область низких рабочих температур. Время работы t лимитируется
диффузией на контактах в ветвях р - типа проводимости и характеризуется
экспоненциальной зависимостью: lnt = Q/kT + ln (х2 пр/2D0), где Q=0.71эВ
энергии активации диффузии; D0=2.2*10-3см2/с частотный фактор,
хпр=50мкм - предельная ширина реакционной зоны. Так как
установленный отказ является параметрическим, то для расчета
надежности
было
использовано
логарифмически-нормальное
распределение [3]. Оценки долговечности дают приблизительно срок
службы 40000 час при 700 С. . Прогноз рассматривается как
пессимистический, так как не учитываются явления, связанные с
пассивацией поверхности термоэлектрического сплавов[3]



1. Ландышев А.В., Малыхин Ю.А., Соколов А.А., Швангирадзе Р.Р.,
Щетинина Э.В. Диффузия висмута в сплав Bi0,48 Sb1,52 Te3. Изв.
АН СССР сер. Неорганические материалы, т.26, 10, 1990г, стр
2072.
2. Ландышев А.В., Малыхин Ю.А., Соколов А.А., Швангирадзе Р.Р.,
Щетинина Э.В. Диффузия висмута в сплав Bi2 Sе0,3 Te2.7. Изв. АН
СССР сер. Неорганические материалы, т.22, 6, 1986г, стр 915.
3. Ландышев А.В., Битюцкая Л.В., Козаков А.В. Микросистемная
техника, 7, 2003, стр42
4. М.И. Горлов, А.В. Строганов Геронтология интегральных схем:
долговечность алюминиевой металлизации. Петербургский журнал
электроники. 1997, 1, стр 2737