IGBT模块的失效分析（二）
2020.02.04小刘科研笔记上一篇为IGBT模块的失效分析（一），本文接着写。
3. 过热失效
过热损坏集电极电流过大引起的瞬时过热及其它原因，如散热不良导致的持续过热均会使IGBT损坏。如果器件持续短路，大电流产生的功耗将引起温升，由于芯 片的热容量小，其温度迅速上升，若芯片温度超过硅本征温度(约250℃)，器件将失去阻断能力，栅极控制就无法保护，从而导致IGBT失效。实际运行时，一般最高允许的工作温度为130℃左右。
图片转载自华慧高芯公众号
4. 机械失效
失效表现为陶瓷基板上有裂痕。失效原因是安装产生的强应力导致陶瓷基板破裂。发生失效的条件：一是导热硅脂涂抹不均匀，使得底板和散热器的接触不在同一个平面，在紧固时产生应力导致陶瓷基板破裂，二是紧固力和紧固顺序不合适，在陶瓷基板上产生应力，导致陶瓷基板破裂;三是模块在搬运或应用过程中受到强外力的影响。
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5. 超出反偏安全工作区失效
超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏擎住效应分静态擎住效应和动态擎住效应。IGBT为PNPN4层结构，其等效电路如图1所示。体内存在一个寄生晶闸管，在NPN晶体管的基极与发射极之间并有一个体区扩展电阻Rs，P型体内的横向空穴电流在Rs上会产生一定的电压降，对NPN基极来说，相当于一个正向偏置电压。在规定的集电极电流范围内，这个正偏置电压不大，对NPN晶体管不起任何作用。当集电极电流增大到一定程度时，该正向电压足以使NPN晶体管开通，进而使NPN和PNP晶体管处于饱和状态。于是，寄生晶闸管导通，门极失去控制作用，形成自锁现象，这就是所谓的静态擎住效应。IGBT发生擎住效应后，集电极电流增大，产生过高功耗，导致器件失效。动态擎住效应主要是在器件高速关断时电流下降太快，dvCE/dt很大，引起较大位移电流，流过 Rs，产生足以使NPN晶体管开通的正向偏置电压，造成寄生晶闸管自锁。
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