什么原因毁掉了运算放大器

图3 另一种不同类型的运算放大器(OP2)受到轻度损坏，只毁坏了一只电阻器

图4 OP1运算放大器局部示意图示出EOS事件发生时电流通过的路径

我们来做试验

寻查工作的下一步是通过试验试再现失效过程。我们对造成损坏的EOS事件类型进行了某些假设。例如，假定测试导线能提供充足的电感量(~2mH)造成电压尖峰，这样在测试电路中就不用放置额外的电感了。我们还对电压和电流水平、提供给电路的能量以及EOS事件的持续时间进行了一些猜测。
对OP1器件进行测试，我们用一台Tektronix曲线跟踪仪提供25V脉冲，持续时间范围10~50ms。3英尺的测试导线将曲线跟踪仪连于DUT。在这些条件下，测试部件没产生像我们在OP1器件中观察到的那样失效。将电压设定到350V、使用串联电阻将峰值电流限制在2.5 A进行第二次尝试，所产生的损坏与在OP1中见到的类似。脉冲不仅损坏了与OP1相同的电路区域，而且我们还观察到对测试部件更为严重的损坏。降低电压水平或者串联电阻增大可能会使损坏程度减小，但我们觉得我们已找到了损坏的原因，因此我们没做进一步的试验。
通过我们的测试结果，用户找到了可能的失效原因---测试台的非接地测试电缆存在失效。非接地电缆能充电到极高的电压，且当与线路板相连时，它将放电到线路板电路中，损坏运算放大器和其它元件。
增加更多能量
OP2的失效源显得更难以查明。首先，我们在测试器件上施加一电压给负输入并增大这一电压直到运算放大的输入电阻器开路。运算放大器负输入上的+17V信号造成了电阻器的烧毁，但这似乎与OP2中的失效电阻有所不同。
并非显示整个电阻完全失效，测试器件中的电阻器显示跨电阻有一条线。我们决定施加更多的能量使电阻器完全烧断，且快速施加能量以防电阻器热损。
曲线跟踪仪提供的脉冲太慢不能使整个电阻器迅速受热，于是我们尝试使用传输线脉冲(TLP)测试仪。这种类型的测试仪将一定长度的同轴电缆充电至预置电压，然后将电缆放电到DUT中。TLP测试仪能产生一种上升时间小于2 ns、脉宽可变的矩形电流脉冲。当我们给电缆充电充到250V时，它产生了0.5A的峰值电流，在55 ns内烧坏了运算放大器的电阻器。这种脉冲测试的结果与在OP2中所见到的损坏相吻合。
这一结果虽不意味着来自电缆组件的电量造成了部件的损坏，但它的确预示出，具有迅速上升时间的快速脉冲，以及约0.5A的电流，会造成类似的损坏。用户进一步的工作查到了一种可能诱因是紧挨着测板的示波器。
用户发现示波器辐射产生一种高能电场，从而在近邻部件上感应电荷。当技师们用测试仪器接触线路板时，产生了放电。采取适当的屏蔽手段移去电荷，就消除了在测板运算放大器的失效问题。

结语

某些情况下，失效分析师无需对失效部件充分了解便能明白它是如何引起的。供应商对部件最为清楚，而用户则对部件的实际应用了解最多。因此双方需要毫无保留地共享信息以解决令人头痛的EOS相关问题。