实际应用中，IGBT的失效主要有过电压失效、过电流失效和过热失效。
过电压失效有集电极-发射极、栅极-发射极过电压失效：
CE过电压失效包括了使用不当带来的VCE过高和回路杂散电感L与didt过高引起的过电压尖峰导致VCE过高而发生雪崩击穿；
GE过电压失效包括静电放电导致栅极失效、栅氧过薄或缺陷过多引起的栅氧失效、使用不当带来的栅压过高引起栅氧击穿。
过电流失效包括短路引起的过电流、并联使用时电流不均引起局部过电流、闩锁引起的过电流等。
过热失效包括过电流引起的结温过高，器件内部热阻过大、外部散热不利引起的结温过高等等。
IGBT的失效机理及其对应失效位置
过电压失效
1、CE过电压
IGBT使用中，任何超过VCE额定电压的外加电压都可称为过电压。其产生的原因可有外部过电压和内部过电压。外部过电压称为瞬间上升的外加换流电压；内部过电压之灾感性负载中产生的开关过电压（ΔU=Lkdi/dt）。
失效机理
当IGBT关断时出现的过电压高于其CE两端击穿电压时，会导致器件发生持续的动态雪崩，产生很高的雪崩电流，使得器件同时处于高电压、大电流状态下，从而产生非常高的功耗使得IGBT烧毁。
CE两端过电压失效包括了芯片设计的薄弱点、应用电压过大和钝化层长期稳定性较差等原因，失效位置通常位于有源区的边缘处。
2、GE过电压失效
IGBT使用中，任何超过VGE额定电压的外加电压都可称为过电压。其产生的原因有静电聚集在栅极电容上引起的过电压和米勒效应引起的栅极过电压。如果栅氧工艺不佳，会使得器件在某种VGE过冲下导致IGBT栅氧完全损坏使得器件永久失效。
失效机理
当IGBT处于电场中时，栅极电荷会重新分布，产生感应电场，使得栅氧层上静电压超过了一个值，导致栅氧击穿；
IGBT内部存在寄生晶闸管，在静电放电后，静电的脉冲电流完全有可能使得寄生晶闸管导通引起闩锁。
过电流失效
过电流指流经IGBT集电极电流超过了其允许的最大电流。过电流失效是指IGBT因过电流而导致器件烧毁或键合脱落而失效。
过电流产生的原因有，IGBT应用时突发短路，使得电流变化非常迅速，器件会承受极大的电压和电流。IGBT开通过程中，因续流二极管的附加电流，会引起过电流。
过电流失效不是一种独立的失效模式，其诱发的原因有很多。过大的电流会使IGBT的结温迅速增大，超过芯片材料的临界温度时，会使得IGBT芯片表面金属熔化，甚至键合线熔化断裂。
失效机理
过电流导致的器件失效包括了过电流引起高功耗导致热击穿、诱发静态或动态闩锁而失效、过电流引起的高电压和动态雪崩击穿。
过电流会引起过电压，过电压也会引起过电流，所以过电流失效可以分为：发生闩锁、电流拉弧、关断时电压尖峰、高温漏电过大四种机制。
过热失效
过热失效是指IGBT工作结温超过芯片材料所允许的最高温度，导致IGBT永久损坏。
过热产生的原因，IGBT导通期间，出现浪涌大电流或者突发短路时，因热载流子激增，引起过电流，过电流引起过电压，二者综合使得功耗倍增，使得器件结温升高，出现过热现象。如果散热条件不好，产生的热量无法及时散出，会导致IGBT过热失效。
失效机理
过热现象出现在过电流和过电压之后。IGBT能耗转为热量，使得结温增大。结温增大又会反作用器件产生更大的能耗，恶性反馈循环最终导致过热失效。
过热失效位置通常发生在芯片表面，如PI起皮、表面金属熔化、键合线脱落等。
过机械应力失效
热机械应力引起的失效是指，当IGBT开关频率小于3kHz时，特别是间歇运行或脉冲负载时，外部变化使得模块内部连接处温度变化，所产生的机械应力会导致模块内部各部分失效。
下图中DBC和底板之间的连接、芯片与DBC之间的连接、芯片与芯片之间的键合连接、芯片与键合线之间的连接等都是IGBT模块内部容易受到热机械应力冲击的地方。
还有过机械应力引起的失效，这一般发生在DBC、信号端子上。
如您对我们的产品感兴趣，欢迎联系
我们将为您提供高效、贴心的解决方案！
咨询电话：135 1009 9916（微信同号）
↓ ↓ 点击图片免费领取产品规格书 ↓ ↓ 
想深入了解碳化硅功率器件产品知识？点击→「碳化硅（SiC）课堂」获取详情！
