¿Mosfet 2N7000 destruido durante la soldadura?

He tenido problemas con los mosfets 2N7000 que funcionan perfectamente en la placa de pruebas, pero cuando se mueven a una placa perforada comienzan a fallar. Estoy en mi tercera iteración ahora, reemplazando todos los mosfets, entre iteraciones habiendo eliminado posibles otras fuentes de falla. En mi tercer intento, he estado probando cada mosfet por separado en busca de cortocircuitos y probándolos con el uC entre soldar el siguiente. Después de soldar el tercero de ocho en total, los tres fallaron repentinamente. Esta vez fallaron al no tener un drenaje de puerta en cortocircuito, como antes, pero encender/apagar la puerta no tiene efecto, la corriente ahora siempre fluye desde el drenaje a la fuente. Estoy bastante desesperada en este momento. :(

  • Siempre he tenido mucho cuidado con ESD, siempre manejando el mosfet por el plástico, no por los pines. La última ejecución moví mi soldador a un enchufe con conexión a tierra.
  • Antes de comenzar a manipular componentes y soldar, siempre me conecto a tierra tocando la clavija de conexión a tierra del enchufe de la pared.
  • He reducido la temperatura de soldadura a 250 C.
  • Para fines de prueba, estoy cambiando un LED de 1 mA, a 24 V (verifiqué la corriente).

Mi configuración es la siguiente: un microcontrolador * proporciona 0/5 voltios a la puerta del mosfet (resistencia de 100 ohmios). En el drenaje, está el LED con una resistencia limitadora de corriente. La fuente está conectada a tierra. Básicamente no hay otros componentes.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Dado que todo está bien en la placa de prueba, y las cosas comienzan a fallar después de soldar, pero nunca después del primer mosfet. Estoy bastante seguro de que algo sale mal durante la soldadura. ¿Qué podría hacer mal aquí?

*) Para ser precisos, un PCF8547 conectado por i2c a un Arduino de 5V.

EDITAR: verifiqué que el enchufe de la pared está realmente conectado a tierra.

ACTUALIZACIÓN: Reduje la temperatura a 250C, sin suerte. Estoy bastante seguro de que no soy una fuente de ESD ya que me conecto a tierra durante todo el proceso de soldadura, antes y después. Mi sospecha ahora está en el soldador barato (pero conectado a tierra). Voy a reemplazarlo con una estación de soldadura pronto, espero que ayude. Cualquier información/sugerencia adicional es bienvenida, seguiré monitoreando este tema y publicaré nuevos hallazgos cuando la estación de soldadura esté lista. También puedo obtener algunas cosas en el lugar de trabajo de ESD como una correa, todavía tengo que verificar qué hay disponible en este departamento.

EDITAR Y ACTUALIZAR: Disminución de la temperatura más abajo a 250C. Ahora esperando la entrega de dos nuevos soldadores.

Incluya un esquema en lugar de describirlo en texto, edite su pregunta y use la herramienta de dibujo esquemático incorporada. Dudo que la soldadura sea el problema. Yo sueldo a 330 grados centígrados y en los últimos 30 años no recuerdo haber destruido un componente al soldarlo por mucho tiempo.
Dado que están trabajando muy cómodamente en la placa de prueba, no culpo a la ESD aquí porque el entorno sería similar en cuanto a la ESD. ¿Está seguro de que los componentes y los niveles de voltaje son los mismos en la placa de prueba y en la placa de perforación?
@Bimpelrekkie. Sí, agregaré un diagrama ahora... dame unos minutos ;-)
¿Qué quieres decir con "pero nunca después del primer mosfet"? ¿Qué quieres decir con "empezar a fallar"? ¿Sus LED funcionan por un tiempo, antes de que mueran los MOSFET, o son DOA justo después de soldar?
@AliChen: algunos desarrollan un cortocircuito entre el drenaje de la puerta, el drenaje de la fuente o ningún cortocircuito, pero la puerta no detiene el flujo de corriente (siempre encendido). Así que los síntomas varían bastante. También funciona algo después de soldar, pero deja de funcionar después de soldar más (es una placa de ocho en fila, conectada con una fuente/tierra común).
¿Está utilizando una toma de corriente que tiene la tierra conectada correctamente? ¿Sobre qué superficie está trabajando (p. ej., un banco de madera, una alfombra ESD...)?
@Andrés. Verifiqué que la red eléctrica está conectada a tierra (hay una conexión entre la clavija de tierra y la plomería). Estoy trabajando en una mesa de madera. Sin alfombrillas ESD ni nada.
Envuelva un cable de cobre alrededor de todos los pines antes de matar más de estos.
Noté que su U1 IC está colgando en el aire, no conectado a fuentes FET o "-24V". ¿Es esto solo una omisión, o algo más?
@AliChen El esquema completo es un poco grande, he intentado concentrarme solo en el área problemática. U1 entrega de manera confiable 0V, 5V a una corriente bastante baja (por lo tanto, el MOSFET y no un transistor). No cuelga libremente allí, como se describe en la pregunta.
@ajeh, ¿qué quieres decir con "envolver alambre de cobre alrededor de todos los pines"? Puedes profundizar sobre eso?
Nunca he tenido problemas para soldar 2N7000. Si el nuevo soldador no funciona, es posible que desee considerar de dónde obtuvo las piezas. ¿Son una fuente confiable? También verifique dos veces su perfboard en busca de cortocircuitos y verifique los valores de su resistencia con un medidor.
@svenema Lo digo literalmente. Así es como protege los MOSFET de la sobretensión durante la soldadura: cortocircuitando sus pines.
¿Y ahora con las nuevas herramientas? Estas preguntas son mucho más útiles si se actualizan con los resultados de las respuestas.
Acabo de tener los mismos problemas que el creador de esta pregunta. Intentando soldar una compuerta AND N-MOS muy simple usando 3x UTC 2N7000L QBP fets. En el protoboard todo está bien, después de soldar nada funciona. En la hoja de datos se dice que el calor se puede aplicar máx. a 300 °C durante 16 seg. Intenté soldar 4 tablas con 295 °C y no toqué las patas por más de 2 segundos, pero las estropeé todas. También uso una potencia de estaciones de soldadura con 220 V, pero nunca tuve problemas de ESD con esa estación. Entonces, por ahora, no estoy seguro de si esto es realmente un problema de ESD o si estos pies simplemente se rompen si aplica s

Respuestas (5)

¿Qué tipo de soldador estás usando?

Si utiliza un soldador alimentado directamente desde la red, en lugar de una estación de soldadura adecuada, su punta se conectará, por razones de seguridad, a la toma de tierra del sistema eléctrico de su edificio.

Aunque los MOSFET como el 2N7000 son bastante resistentes, en comparación con las partes discretas de hace 20 años, pueden dañarse por voltajes fantasma provenientes de la conexión a tierra de su sistema eléctrico.

Cheapo Toolcraft/Conrad, directo a la red eléctrica. Noté que la punta estaba conectada a tierra. ¿Eso es bueno o malo? Una actualización a una estación más profesional ocupa un lugar destacado en mi lista de deseos ;-)
Es uno de estos: conrad.nl/nl/…
El 2N7000 tiene más de 20 años y no es nada resistente . Muchos otros FET agregan un Zener a la puerta.
¿Existe un reemplazo directo mejor protegido/más moderno para este FET que no sea SMD?
@CL Bueno, hace 20 años, el 2N7000 era algo relativamente nuevo, al menos aquí en Italia, especialmente en el mercado de pasatiempos (mosfet de "potencia" vertical de baja potencia). La mayoría de los demás MOSFET se mataron fácilmente con solo tocarlos sin una muñequera de protección ESD. Nunca logré matar un 2N7000 con un simple manejo o soldadura con una estación de soldadura. Entonces, sí, en comparación con los MOSFET más antiguos, el 2N7000 es bastante resistente. Sí, sé que manejar ese dispositivo sin las contramedidas ESD adecuadas podría degradar su rendimiento, pero para el trabajo de aficionado, eso no suele ser un gran problema.
@CL. TL;DR. El punto que estaba tratando de hacer era que el OP habría sido extremadamente descuidado al matar todos esos mosfets por un simple mal manejo. Hay algo repetitivo en su problema, por lo que sospeché de un soldador inadecuado.
@svenema ¡Deshazte de ese soldador! Si eres un poco serio en tu hobby, compra una estación de soldadura adecuada, incluso una barata. Los soldadores conectados directamente a la red eléctrica no son adecuados para la electrónica, especialmente cuando se trata de dispositivos sensibles como MOSFET e IC.
Tienes razón, y he pedido una TS-100, la plancha que está causando furor en Internet ahora mismo, no le gusta a todo el mundo, pero funciona con 24 V, al igual que mi coche, por lo que es una gran compañera de viaje. También ordenó una estación de soldadura de aire caliente para comenzar con SMD. Aunque mi plancha solo costaba 15€, siempre he estado bastante contento con ella.
@svenema 2N7002CK es un MOSFET de canal N con diodos zener de protección de puerta incorporados. Sin embargo, es SMD, pero es mejor comenzar a trabajar con SMD más temprano que tarde en estos días.
@svenema Por cierto, los SMD raros necesitan un lápiz/pistola de aire caliente. Sigo pensando en este caso que el soldador tiene una fuga sustancial a la red eléctrica de 110 V/220 CA, y esto es lo que está matando a los FET. Las resistencias innecesarias de 100 ohmios en las puertas de los transistores solo agravan el problema.
@AliChen; Sí, entiendo lo que quieres decir, pensé que los 100 ohmios eran para protección, pero supongo que funciona en tu contra al soldar. Y ahora estoy cambiando a SMD, aprendiendo Eagle mientras hablamos... :D

Otro punto de vista. ¿El pin de salida de su uController tiene una capacidad desplegable y lo está usando? De lo contrario, es posible que la capacitancia de la puerta del Mosfet (que lo mantiene encendido) no se desvanezca y la conexión de Drenaje a Fuente permanezca intacta. Puede intentar colocar una resistencia de alto valor (10K o más) desde la compuerta a tierra para forzar el drenaje de la capacitancia de la compuerta Mosfet cuando desee desconectarla del pin del uController.

Verifique la conexión a tierra de su soldador y asegúrese de que el enchufe al que lo conecte también esté correctamente conectado a tierra.

Apuesto a que lo sobrecalientas con una temperatura demasiado baja, lo que te obliga a aplicar el calor durante más tiempo. Yo uso 370C y solo tienes que tocar rápidamente la almohadilla, el pin y la soldadura para que el calor no se transfiera a la carcasa al soldar componentes pequeños y frágiles como este. No puedes explotarlo con varios segundos de calentamiento. Si usa soldadura sin LED, la situación empeora aún más.

Discúlpame por mi inglés.

Aunque este hilo es antiguo, quiero mencionar algo que puede ayudar a alguien con un problema similar. Tuve un problema similar con los flujos de corriente de la fuente al drenaje cuando el voltaje de la puerta era 0V en IRLML2502 y resolví el problema desconectando el soldador del enchufe principal durante la soldadura del transistor. Este problema se observa solo con mosfet fabricados por infineon y no con otros como IOR, ¡eso fue muy extraño para mí!

gracias, lo intentare! -- Había aparcado un poco este proyecto, lo reanudaré en algún lugar el próximo año. responder a amenazas antiguas en StackExchange definitivamente puede ser útil :)
@svenema también, si la humedad es baja, ESD es casi imposible de detener, a menos que use una mesa conductora (alfombrilla especial ESD) más una muñequera y un cable, ¡incluso un soplador ionizante! El antiguo 2N7000 es particularmente sensible y carece de la gran protección utilizada en los chips CMOS posteriores. Si toca el suelo brevemente, luego mueve ligeramente el trasero sobre la silla o mueve los zapatos sobre la alfombra, el voltaje de su cuerpo sube inmediatamente a muchos kilovoltios. Es por eso que necesita estar conectado a tierra continuamente (¡con una resistencia de 1 mega en el cable de tierra, para evitar que la electrocución toque los voltios de línea!)
@svenema también, una puerta en cortocircuito es el síntoma de sobretensión, que generalmente proviene de los altos voltajes presentes en los cuerpos humanos y las superficies de las mesas de plástico durante la baja humedad. Cuando MOS desarrolla compuertas en cortocircuito durante la soldadura, casi siempre es un problema de ESD. (Je, haz tu soldadura en un pequeño armario con humidificador, ¡así que todo está húmedo!)
  1. Asegúrese de no sobrecalentar la pieza por encima de 300C durante la soldadura
  2. Use la protección ESD adecuada, las compuertas tienen un grosor de nanómetros y pueden explotar por cientos de voltios, su cuerpo genera miles.
  3. Asegúrese de permitir que la pieza se enfríe antes de operarla.

#3 es algo que la gente no se da cuenta de que es un problema y no deja suficiente tiempo entre el retrabajo y la operación. La temperatura de funcionamiento suele oscilar entre los 90 °C y los 125 °C para la mayoría de las piezas, y la pieza puede superar los 120 °C durante el reprocesamiento.

¿Mosfet 2N7000 destruido durante la soldadura?
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