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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。2 D' l. e+ ?' Z; R$ g9 Q2 y
IGBT的失效模式; ]% {% O8 k0 n
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。 r" P/ g, ~ l9 g5 r8 B* W2 a
1 d# @ ]* n0 ?% y1. 过电应力（过压/过流）8 X9 a8 [0 K1 ^7 J4 Z
IGBT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。3 R" t) ~2 f& @, O9 C
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。4 k0 ], i) Y( q6 n
& N l# |/ K7 N4 H( Z' Z* {- R, P7 f
Gate –emitter过压& w. H- \4 o1 z& H S, L; u
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。
& m0 T5 _ S9 `1 @6 }' }9 C3 P$ E X+ b
Collector –emitter过压
: B# L& P2 X# J7 [' X( G9 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。
* V/ e, g( V( p5 A8 g
/ n/ u7 A3 ]. `7 a% e0 L- n超出反偏安全工作区（RBSOA）
9 d, c0 F. {( g9 X R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。6 Y7 E0 V5 G a; I
: C; o' S: z% v% C; m9 o% O0 i反向恢复二极管(FWD) 超出SOA; E0 J1 O. \0 y9 ~) `
典型特征：二极管的阳极区域出现由于熔化产生的洞。
+ c' R- T& i2 V% B, l3 ?
5 o0 X, E7 ^2 F% g' q- K: l2. 过热损伤：' ]# h% N( Z1 x
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。5 J2 c, {) Z1 d" K4 E
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
. l6 h0 g* s- L' W. ~流的痕迹， 如球状焊珠。* e8 {* B7 w2 T N+ v# d$ C: H
: Z9 a/ u" m* I0 S, j/ T
3. 机械损伤：9 t% j7 G- C. ~8 z5 Y
振动失效：
+ m% F/ ~2 r4 b m$ o0 N! f- d/ g# @典型特征：焊线断裂，并伴有焊线熔断。7 P1 r7 G" V7 ]2 I; W' _
安装损伤：
7 @! {+ H; {* j典型特征：基板上有机械损伤痕迹，陶瓷基片上出现裂纹。! K6 l6 n8 |5 M
! o) a# A. c$ d3 s& S8 m4. 器件本身缺陷：
; h+ s3 @0 y$ ?绝缘失效： g4 K2 N) H, ]. ]
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。 L! e: W2 h& {! D( y" [/ }6 g) l
6 P& |! `7 Y7 q0 r: D: H; o
5. 器件老化：
* `' c k5 G& E3 V1 _% I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。 q; s' L% Q. S
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发表于 2022-3-21 14:01
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