IGBT及其子器件的几种失效模式
（2） PT—IGBT在高温栅偏压下阈值电压漂移。图4给出PT—IGBT（IRG4BC20F）在（1）栅已射极Gge=20V，Vce=OV（HTGB）和（2）Vge=0V，Vce=0.8V(HTRB)在140℃，经过1200小时的应力试验结果。由图4中的HTGB曲线可见，栅偏置试验开始后100小时内，时线性增加，随后趋于稳定。
（3） 电可擦只读存贮器（electrically erasable read-only memory，简称EEROM）的存贮单元是氮化硅（Si3N4）—二氧化硅(SiO2)构成的双层绝缘栅的MOS管，它利用栅极注入电荷来改变ROM存贮单元的状态。
（4） MOS是一种单极，多数载流子器件，按半导体器件理论，它的抗辐射，主要是抗γ射线的能力应该比双极、少数载流子器件强，但是，实际情况刚相反。这说明MOS的绝缘栅结电感器出口构在辐射场下有较大的损伤和电荷交换。
（5） 以上4种情况说明，MOS阈值电压漂移在电力电子的应用条件，即高电压（接近栅击穿电压）、大电差模电感器流和高温（接近pn结临界温度150℃）时，是一种导致器件和电路失效的潜在参数，似乎仍需系统考察和修订老化条件。所以，将称作是一种可能隐藏的失效模式。
4、 IGBT寿命期限内，有限次数短路脉冲冲击的累积损伤失效
在寿命期限内，IGBT会遇模压电感器到在短路、雪崩等恶劣条件下工作，它能承受短路脉冲冲击的次数是有限的，并和相关条件有关。
4.1非穿通型（NPT）IGBT的鲁棒性
NPT—IGBT的鲁棒性见图5，被测器件是SGW15N120。在540V 125℃时测试。X轴是耗散的能量。Y轴是器件直至损坏的短路周期次数。
由图5可见，在给定条件下，器件有一个临界能量：
EC=V·I·TSC=1.95J（焦耳）
式中，TSC是短路持续时间
当E>EC时，，第一次短路就使器件失效。
当E<EC时，大约要经历104次短路以上，器件会因周期性的能量累积退化使它失效。
当E=EC时，器件失效模式不明确。当能量等于或稍等于EC时，器件关断后，器件的拖尾电流，经过一段延迟时间td f ，将导致热击穿。这段延缓性失效时间为微秒级。
图6给出不同短路续时间TSC，IGBT测量的短路电流波形。
由图6可以看出：
（1） 紧随器件关断后，初始拖尾电流电平（lio）直至失效的延迟时间是由能量决定的，或者说由器件关断后的温度决定的。能量越大，拖尾电流电平也越高，失效的延迟时间则越短。例如，图中给出的最大能量是Tsc=60us，这时，Tds趋向一个极小值。
（2） 当Tsc=33us时，属于E<EC状态，不发生延迟失效。
当Tsc=35us，Tds=25us，开始出现热击穿。
4.2管壳温度的影响
管壳温度对临界能量EC的影响最大，管壳温度升高，EC就下降插件电感，测量SGW15N60的结果是：
温度：25℃125℃
EC：0.81J0.62J
4.3集电极电压的影响
集电极电压升高，EC就下降：
VC：250V540V
EC：2.12J1.95J
4.4穿通型（PI）IGBT
PT—IGBT的短路失效特性和NPT—IGBT类似，但是，临界能理值EC比NPT—IGBT低。例如：在125℃，短路电压Vsc=400V时：
600V PT—IGBT（IRGP20u）：EC=0.37J
600V NPT—IGBT(SGW15N60):EC=0.62J
4.5结果
（1）每次短路周期耗散的能量E小于由被测电路电压Vce、短路持续时间Tsc和管壳温度决定的临界能量Ec时，IGBT可以连续承受104次以上短路冲击才失效。
（2）在可比的条件下，当E>EC时，一次短路就失效。
（3）NPT—IGBT比PT—IGBT能承受较大的能量冲击。
5、静电放电保护用高压NPN管的硅熔融
在失效的硅器件表面，常常观察到硅熔融，而导致硅熔融的原因却不只一个。例如：器件短路和开关时的瞬间大电流，正向工作区域或热工作区出现二次击穿损伤等到。因此要对静电敏感的器件和电路的输入/输出（I/O）端增设静电放电（ESD）保护装置。而ESD保护装置的器件的硅熔融，也是使被保护的器件和电路失效的原因之一。在本文引言中曾提到汽车应用的器件，其中原因失效要退货的数量中，有30%的失效与ESD有关。由于I/O端的规范不同，需要及时对器件和电路进行再设计。同时，为了减少试验成本，提高可靠性，需要采用计算机辅助设计技术（TCAD）。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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