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IGBT属于复合器件，有MOS器件高速开关和低电压驱动特点， 可以承受高电压和大电流，并且关断延迟时间短，在工业控制领域有广泛的应用，比如高频焊接，逆变器，交流电动机调速， 变频器，电动汽车， UPS，智能家电等。但IGBT 容易损坏，在应用时要注意保护。) o( {% [: e1 J5 V9 T/ D
IGBT的失效模式9 i5 S( x3 [7 ~& \
判断IGBT的失效模式一般是根据失效特征，结合器件的结构，模拟结果等进行判断。, v/ g6 r b+ Y6 k/ \; g
2 h( s3 j5 S. j% x! [7 E
1. 过电应力（过压/过流）
. x- i: X! \- gIGBT运行超出安全工作区，异物引起短路，地线及电源系统产生的电浪涌，烙铁漏电，仪器或测试台接地不当产生感应电浪涌等，都可以引起电过载失效。0 {( G; x2 r/ i5 M! q: B- E5 X' Q6 U
对于静电损伤，不仅有PN结劣化击穿，表面击穿等高电压小电流型失效模式，也有金属化，多晶硅烧毁等大电流模式。 T( q" Z0 O) I% {( \# V$ V4 I! ^1 ]
- \2 V3 m1 m- ~) q( w5 F8 O
Gate –emitter过压/ A! O& K# P: m8 ?6 C7 J, j
典型特征：芯片表面出现比较浅的熔化区域，或者在栅极的pad附近出现较小的熔化区域，这种过压的原因很可能是ESD损伤，如果熔化烧毁的区域较大，则不是ESD的典型特征。# |' J z2 y% U4 r
% S5 h. _0 I8 dCollector –emitter过压
: K7 d, M& o$ A. [典型特征：在保护环（guard ring）与IGBT单元之间出现点状熔化区域，或者是在保护环上出现熔化区域。
/ P1 q9 L1 {/ d% F# }' h9 l6 E: B5 e. V! l
超出反偏安全工作区（RBSOA）
8 Q/ {9 }' `$ P9 W典型特征：在芯片表面的IGBT单元上出现一个较深的，由于熔化而产生的洞，一般是由于关断电流过大，或者IGBT在较高的结温下工作而击穿。, ^! b' y/ T4 c( E0 T# v: _
2 `: L) }# v: h h5 R* B! M
反向恢复二极管(FWD) 超出SOA& \; a/ t3 z8 f) F2 W$ C0 D) f
典型特征：二极管的阳极区域出现由于熔化产生的洞。1 m! L/ V: _# x# B
# P1 t Y8 v4 O% h* u/ i
2. 过热损伤：( [/ O9 _6 H, w! G8 r+ N
超出IGBT 承受范围的温度，导致焊料，芯片表面保护层，以及铝层熔化。
' b' G7 K: g) t7 I; T q' |9 S典型特征：IGBT上出现较多的分离的，大面积的铝层熔化，芯片下方的焊料有熔融再3 m: S J( f; F1 _5 I
流的痕迹， 如球状焊珠。
( B8 Z3 o7 R% S( q; H' s D: ]' H% l; K4 d7 Z# R& B$ \; @* |
3. 机械损伤：
1 ~7 |! k+ G1 J8 j( ]: \0 f振动失效：* g2 F$ S( b9 C, W- L
典型特征：焊线断裂，并伴有焊线熔断。
2 V6 A% x2 K1 G0 C( ^8 x+ h6 O6 g! H3 v安装损伤：3 [% \* P9 J" I4 A
典型特征：基板上有机械损伤痕迹，陶瓷基片上出现裂纹。
) I& \2 O$ G$ T8 A/ s9 K
+ Z( F# ]3 a! V9 x- }4. 器件本身缺陷：
2 K1 h6 |6 X& l1 I绝缘失效：
: D+ [' V/ j* \: i2 r典型特征：在硅胶覆盖的铜基材之间出现跳火痕迹，有可能是由于硫的引入生成硫化铜，通过生长使得相邻的铜材之间短路，降低耐压，最终产生跳火现象。原因可能是器件生产过程中的污染引起。
; A! ]- ~0 ~& d" k# W$ H+ n4 F; P& d2 f* D# l0 Q- z( F H4 ^
5. 器件老化：2 [/ ^' _$ {! b8 s0 p
典型特征：铝线脱落，焊接区域出现分层，一般是由于器件达到了设计使用寿命极限。2 ~( [% _& S# E# F# o8 ~8 _5 T! {
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发表于 2022-3-21 14:01
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