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文档简介

晶闸管失效与分析流程分析综述基于半导体材料物理和化学特性，结合应用工况，利用专业检测与分析设备，深入剖析并系统研究晶闸管发生失效的机理。统计历年来在厂内、现场调试及运行中发生的晶闸管失效案例，对复杂多样的失效现象进行归纳处理，结合引发晶闸管失效的外部原因，从器件的设计和生产制造过程出发，深入研究晶闸管的失效机理。重点对下述几点进行分析研究：图2.16晶闸管台面电场集中仿真示意图过电压导致的晶闸管失效。晶闸管处于阻断状态时，产生的漏电流基本上都是通过PN结终端，从而进入电路。恶劣工况下，可能使PN结终端局部漏电流过大，并由于存在正反馈的作用，使这一局部不断恶化，最终导致晶闸管失效。过电流导致的晶闸管失效。晶闸管在特殊工况下需承受较大的浪涌电流，浪涌电流的持续时间约为十毫秒左右，在电流达到最大值的瞬间，晶闸管尚未扩展到全面积导通，此时在导通区和未导通区之间存在有很高的温度梯度，能使硅的局部受到应力作用而损坏。晶闸管在厂内测试中会进行单次浪涌电流试验，以验证器件的承受能力。按照国家标准规定，进行大电流浪涌试验后需要对器件施加0.67倍的反向阻断电压，证明器件仍具有阻断能力。图2.17晶闸管浪涌电流测试方法di/dt冲击导致的晶闸管失效。带放大门极的晶闸管等效剖面结构如图2.18所示。若当晶闸管导通过程中,电流的上升速度快于导通区域的扩散速度（某处可能存在缺陷，开通不充分），使辅助晶闸管初始导通区域的电流密度过大，导致门极区域局部温度迅速升高，并且逐次累加，在该区域形成局部热点而导致管芯烧损，损坏位置一般分布在辅助晶闸管区域。图2.18带放大门极的晶闸管等效剖面结构dv/dt冲击导致的晶闸管失效。当一个迅速上升的电压加到晶闸管上，就会形成一个横向的位移电流，该电流相当于一个门极触发电流。一般来说，dv/dt过大只会引起晶闸管的误导通。极端情况下，失效现象为一个“点”，失效位置位于阴极面，分布不规则。过热导致的晶闸管失效。功率器件所体现出的电学特性，都与温度密切相关。例如，在90℃结温条件下，阻断电压为8500V，但当温度上升至125℃时，阻断电压可降低至不足6000V，同时其它特性也会恶化。若长时间超温运行，器件寿命会降低，甚至提前失效。对于硅材料来说，其禁带宽度与工作温度可以用公式描述如下： 其中：为温度为0K时的禁带宽度；温度系数＝4.73×10-4eV/K；温度系数＝636K。结合实际工程案例，对多种晶闸管失效案例进行研究，从故障工况、晶闸管失效类型、故障原因及失效机理、处理措施及结果等各个方面，提炼归纳共性内容，建立标准化的失效分析方法和工作流程(图2.19)，

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