器件應(yīng)力降額總規(guī)范

艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司

修訂信息表

版本修訂人修訂時間修訂內(nèi)容

V2.0劉海濤、劉善中、王2002-11-301、產(chǎn)品保修期等級及I、n工作區(qū)定義；

樹明、姚天寶、凌太2、器件應(yīng)力考核點定義及考核系數(shù)調(diào)整；

華、朱勇、楊愛泉、3、增加,器件考核點的測試或計算”說明；

朱吉新、胡全年、胡4、器件應(yīng)力降額查檢表修改和調(diào)整；

楠、黎曉東、艾項5、增加器件關(guān)鍵用法查檢；

德、王文建、陳憲6、增加杳檢器件種類；

濤、陳亞秋、羅眉、

易序馥

V2.1劉海濤、劉善中、王2005-10-301、新增"產(chǎn)品額定工作點"定義；

樹明、姚天寶、朱2、對7類器件在產(chǎn)品額定工作點下的關(guān)鍵應(yīng)

勇、楊愛泉、朱吉力降額系數(shù)進行了規(guī)定，這些器件包括：

新、胡全年、胡楠、MOSFET、IGBT、晶閘管、整流橋、功率二極

王文建、陳憲濤、陳管、三極管、鋁電解電容器；

亞秋、羅眉、易序馥3、除上述器件外，也對部分其它器件,如IC

器件、鋰電解、保險管等的kII區(qū)降額系數(shù)根

據(jù)實際使用情況作了適當(dāng)?shù)男抻啠?/p>

4、在保險管規(guī)范中,新增了"半導(dǎo)體保護用熔

斷器''降額規(guī)定；

5、對應(yīng)降額規(guī)范的修訂，上述器件的"器件工

作應(yīng)力與降額查檢表"作了相應(yīng)的調(diào)整。

目錄

前言.....................................................................................4

1目的....................................................................................5

2適用范圍...............................................................................5

3關(guān)鍵詞.................................................................................6

4引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料...................................................................6

5規(guī)范內(nèi)容...............................................................................6

5.0產(chǎn)品保修期等級、產(chǎn)品I、HJL作區(qū)、產(chǎn)品額定_1_作點定義.............................7

5.1功率MOSFET降硼范.............................................................9

5.2IGBT降額規(guī)范.....................................................................19

5.3晶閘管降額規(guī)范...................................................................25

5.4整流橋降額規(guī)范...................................................................31

5.5功率二極管降額規(guī)范..............................................................36

5.6信號二極管降額規(guī)范..............................................................42

5.7穩(wěn)壓二極管降額規(guī)范..............................................................46

5.8TVS器件降額規(guī)范.................................................................50

5.9發(fā)光二極管、數(shù)碼管降額規(guī)范.....................................................57

5.10三極管降額規(guī)范.................................................................60

5.11百口等額規(guī)范....................................................................67

參考材料

5.12脈寬調(diào)制器降額規(guī)范.............................................................71

5.13數(shù)字集成電路降額規(guī)范...........................................................76

5.14運放比較器降額規(guī)范.............................................................79

5.15電壓調(diào)整器類降額規(guī)范...........................................................81

5.16二次電源模塊(BMP)降額規(guī)范......................................................85

5.17液晶顯示模塊降額規(guī)范...........................................................89

5.18晶體諧振器降額規(guī)范..............................................................93

5.19晶體振蕩器降額規(guī)范..............................................................96

5.20非固體鋁電解電容降額規(guī)范......................................................100

5.21固體鋰電解電容器降額規(guī)范......................................................114

5.22薄膜電容器降額規(guī)范............................................................119

5.23陶瓷電容器降額規(guī)范............................................................123

5.24固定金膜、厚膜、網(wǎng)絡(luò)、線繞電阻器降額規(guī)范.....................................126

5.25電位器降額規(guī)范.................................................................131

5.26陶瓷NTC熱敏電阻器降額規(guī)范...................................................134

5.27高分子PTC熱敏電阻器降額規(guī)范.................................................137

5.28電磁元件降額規(guī)范...............................................................140

5.29霍爾傳感器降額規(guī)范............................................................144

5.30溫度繼電器降額規(guī)范............................................................147

參考材料

5.31電磁繼電器降額規(guī)范............................................................150

5.32接觸器降額規(guī)范.................................................................158

5.33斷路器降額規(guī)范.................................................................162

5.34隔離器、刀開關(guān)和熔斷器組合電器降額規(guī)范.......................................165

5.35電源小開關(guān)降額規(guī)范............................................................168

5.36信號小開關(guān)降額規(guī)范............................................................171

5.37保險管降額規(guī)范.................................................................174

5.38電連接器降額規(guī)范...............................................................178

5.39風(fēng)扇降額規(guī)范...................................................................181

5.40蜂鳴器降額規(guī)范.................................................................184

5.41壓敏電阻降額規(guī)范...............................................................187

6附錄.................................................................................192

6.1低壓電器有關(guān)降額要求說明.......................................................192

6.2偏離降額的處理流程.............................................................195

6.3器件工作應(yīng)力與降額查檢表（V2.1）填寫使用說明..................................149

參考材料

?????

刖后

本規(guī)范由艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司研發(fā)部發(fā)布實施，適用于本公司的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及相關(guān)活

動。本規(guī)范為《器件應(yīng)力降額總規(guī)范》V2.1版，該版本自發(fā)布之日起,其前一版本（V2.0版）作

廢；

《器件應(yīng)力降額總規(guī)范》V2.1版主要對V2.0版的以下內(nèi)容進行了修改：

1、在V2.0版規(guī)范kII工作區(qū)定義的基礎(chǔ)上，增加了產(chǎn)品"額定工作點”的定義，使規(guī)范更

全面地覆蓋產(chǎn)品應(yīng)用實際情況；

2、對7類器件在產(chǎn)品額定工作點下的關(guān)鍵應(yīng)力降額系數(shù)進行了規(guī)定，這些器件包括：

MOSFET、IGBT、晶閘管、整流橋、功率二極管、三極管、鋁電解電容器；

3、上述器件和部分其它器件（如鋰電解、保險管等）的I、n區(qū)降額系數(shù)根據(jù)實際使用情

參考材料

況作了適當(dāng)?shù)男抻啠骖櫩煽啃耘c成本，使之更趨合理；

4、在保險管規(guī)范中，增加了"半導(dǎo)體保護用熔斷器”降額規(guī)定；

5、對應(yīng)降額規(guī)范的修訂，上述器件的"器件工作應(yīng)力與降額查檢表"作了相應(yīng)的調(diào)整。

本規(guī)范由本公司各產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)部門遵照執(zhí)行；

本規(guī)范擬制部門：中試物料品質(zhì)試驗部；

本規(guī)范擬制人：劉海濤、劉善中、王樹明、姚天寶、朱勇、楊愛泉、朱吉新、胡全年、胡

楠、王文建、陳憲濤、陳亞秋、羅眉、易序馥、凌太華、艾相德、黎曉東

本規(guī)范批準(zhǔn)人：研發(fā)管理辦；返回目錄

1目的

《器件應(yīng)力降額總規(guī)范》是本公司產(chǎn)品可靠性設(shè)計所必須依據(jù)的重要的基礎(chǔ)規(guī)范之一，通過

對器件應(yīng)力（電應(yīng)力、熱應(yīng)力）的降額標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和在產(chǎn)品中的實際應(yīng)用，從而達到降低器件失

效率、提高器件使用壽命、增強對供方來料質(zhì)量的適應(yīng)性，以及對產(chǎn)品設(shè)計容差的適應(yīng)性，進而

最終達到提高產(chǎn)品可靠性水平的目的。適當(dāng)?shù)钠骷?yīng)力降額不僅可以提高產(chǎn)品的可靠性，同時還

有助于使產(chǎn)品壽命周期費用最｛氐,返回目錄

2適用范圍

本規(guī)范適用于艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司所有新產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)，以及在產(chǎn)產(chǎn)品的優(yōu)化。

參考材料

3關(guān)鍵詞

降額，冗余設(shè)計,可靠性,額定工作點；Derating,DesignMargin,Reliablity,RatedPoint;

4引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料

《華為電氣器件降額規(guī)范》V2.0;

(GJB/Z35-93元器件降額準(zhǔn)則》；

《軍用電子元器件應(yīng)用可靠性》；

《元器件生產(chǎn)廠家技術(shù)資料和手冊》；返回目錄

5規(guī)范內(nèi)容

參考材料

5.0產(chǎn)品保修期等級、產(chǎn)品I.II工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作

點定義

5.0.1產(chǎn)品保修期等級的定義

A級：保修期為2~3年。

B級：保修期為1~2年,

502關(guān)于I、II工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點的定義

產(chǎn)品I工作區(qū)：

當(dāng)電源類產(chǎn)品在正常工作時，應(yīng)滿足產(chǎn)品手冊規(guī)定的如下條件：

(a)按產(chǎn)品手冊規(guī)定進行裝配。

(b)輸出電壓在產(chǎn)品手冊規(guī)定變化范圍內(nèi)，輸出功率在額定最小值到最大值間。

(c)輸入在產(chǎn)品手冊規(guī)定的電壓和頻率范圍內(nèi)。

(d)各種環(huán)境條件如溫度和濕度等，在產(chǎn)品手冊規(guī)定的范圍內(nèi);

下圖為電源的輸入輸出示意圖，圖中的陰影部分，即為電源的“穩(wěn)態(tài)”工作區(qū)(包含極限工作條

件)，我們將該區(qū)稱之為電源的I工作區(qū)。電源在此區(qū)域任何點要求能夠長時間工作，因此在此區(qū)

參考材料

域下，器件的降額使用要求也匕匕較嚴格。（可以這樣理解I區(qū)里面的任何點對應(yīng)的均是器件可

能遭受到的長時間工作的點。）

輸出電壓（V/VD）

在I區(qū)中，針對某項應(yīng)力（如電壓）來說，存在某一點（區(qū)域），在該點（區(qū)域）上器件所承

受的此項應(yīng)力最大，我們將此點（區(qū)域）的情況稱為該項應(yīng)力的II作區(qū)最壞情況。

產(chǎn)品額定工作點：

是指我司產(chǎn)品規(guī)格書中所規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)稱典型工作條件的組合（主要是輸入電壓、負載、工

作環(huán)境溫度等）°

若產(chǎn)品規(guī)格書未指明典型工作條件，則以標(biāo)稱工作范圍的最大值代替.

產(chǎn)品額定工作點屬于產(chǎn)品的I工作區(qū),產(chǎn)品額定工作點基本上代表了產(chǎn)品在市場上的典型運行

情況，因此在產(chǎn)品額定工作點下，對于某些器件來講，為了保證其低失效率，在該點下的降額比"I

工作區(qū)最壞情況”的降額要求更加嚴格。

產(chǎn)品n工作區(qū)：

如圖中陰影之外的部分均表示電源工作在n工作區(qū)（"暫態(tài)”工作區(qū)），II工作區(qū)是產(chǎn)品短時間

過渡工作的區(qū)域，例如開機啟動、輸入欠壓、OCP過流保護、OVP過壓保護、電源負載跳變（如空

載到滿載，空載到短路，半載到滿載等等）、輸入跳變等。

參考材料

電源風(fēng)扇停轉(zhuǎn)之后，如有器件仍在工作，則也必須對器件應(yīng)力考核點加以考慮測試（尤其是

發(fā)熱元件可能出現(xiàn)的最高溫度）,該情況亦規(guī)定為電源工作在II區(qū)。

（可以這樣理解：II區(qū)雖然是電源工作時也將碰到的情況，但n區(qū)里面的點對應(yīng)的則是器件短

暫時間工作的點“）

同樣在II區(qū)中，針對某項應(yīng)力來說，器件可能遭受到的最壞情況我們稱為該項應(yīng)力的u工作區(qū)

最壞情況。

由于電源工作在II區(qū)的時間一般來說很短，因此在此情況下器件的降額百分比不如I區(qū)嚴

格。但必須注意，實際情況中n區(qū)的器件應(yīng)力往往比I區(qū)大得多，如果實際設(shè)計時疏忽了此區(qū)域

的降額，則很有可能導(dǎo)致?lián)p壞（例如在開機、輸出短路等情況下的損壞，等等）。

n工作區(qū)最壞情況代表器件在n區(qū)最惡劣的情況，它往往是多種條件的組合，例如功率管最高

的結(jié)溫可能發(fā)生在"最｛氐壓輸入；最高工作環(huán)境溫度；滿載輸出到短路的瞬間"等多種條件組合。因

此在實際的測試過程中這種最惡劣的點往往需要依靠我們耐心地尋找以及依靠經(jīng)驗的積累.

另：在具體的設(shè)計應(yīng)用時,器件的應(yīng)力應(yīng)該滿足本規(guī)范所規(guī)定的降額百分比,若因某些特殊

原因超過降額規(guī)定時，則必須嚴格按照本降額總規(guī)范中第43節(jié)的《偏離降額的處理流程》來進行操

作。

返回目錄

5.1功率MOSFET降額規(guī)范

器件應(yīng)力考核點：漏源電壓Vds,柵源電壓Vgs,漏極電流Id;結(jié)溫Tj

5.1.1產(chǎn)品保修期等級及產(chǎn)品I、n工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點簡要說明

參考材料

產(chǎn)品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2?3年，B級指保修期為1?2年。

I、II工作區(qū)：產(chǎn)品的I工作區(qū)指產(chǎn)品"正?！惫ぷ鲄^(qū)域，即產(chǎn)品手冊所規(guī)定的輸入崎出（環(huán)境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區(qū)域，是器件長期工作的區(qū)域。該區(qū)中的存在某一點（或區(qū)

域），對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為I區(qū)該項應(yīng)力的最壞情況；H工作區(qū)指產(chǎn)品“異?！惫ぷ鲄^(qū)

域，即在開/關(guān)機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護、輸入/負載跳變、風(fēng)扇故障停轉(zhuǎn)等"異

常”工作情況器件短時間工作區(qū)域。在該區(qū)域中的某一點對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為口區(qū)該

項應(yīng)力最壞情況。

產(chǎn)品額定工作點是指我司產(chǎn)品規(guī)格書中所規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環(huán)境溫度等）。若產(chǎn)品規(guī)格書未指明典型工作條件，則以標(biāo)稱工作范圍的最大

值代替。

詳細情況可以參見本降額總規(guī)范第5.0節(jié)《產(chǎn)品保修期等級與產(chǎn)品I、n工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點

的定義九

5.1.2器件應(yīng)力限制

5.1.2.1漏源電壓Vds（平臺電壓和尖峰電壓）

在最壞的情況下，漏源電壓Vds的平臺電壓部分必須滿足下表：

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域器件規(guī)格B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

額定值小于等于<83%額定擊穿電壓<75%額定擊穿電

產(chǎn)品額定工作500V的MOSFET壓

Vds平臺電壓

點額定值大于500V的<75%額定擊穿電壓<70%額定擊穿電

MOSFET壓

參考材料

額定值小于等于<93%額定擊穿電壓<85%額定擊穿電

I工作區(qū)最壞情500V的MOSFET壓

況注1額定值大于500V的<85%額定擊穿電壓<80%額定擊穿電

MOSFET壓

在最壞的情況下，漏源電壓的尖峰電壓高度必須滿足下表:

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點注1<95%額定擊穿電壓<90%額定擊穿電壓

Vds尖峰電壓I工作區(qū)最壞情況注2<100%額定擊穿電壓<95%額定擊穿電壓

II工作區(qū)最壞情況注2滿足《功率MOSFET雪崩降額規(guī)定》注2

注1:對于額定工作點和I工作區(qū)，電壓尖峰底部的時間寬度必須小于工作周期的1/50,當(dāng)不滿

足此條件時，那么對于尖峰中大于工作周期1/50寬度的部分必須按平臺降額的要求進行考核。對

于n工作區(qū)（瞬態(tài)情況）電壓尖峰寬度不作此要求，只要求電壓最大值（不論平臺和尖峰）不超過

額定電壓即可。

注2：對于n工作區(qū)（瞬態(tài)情況），對于當(dāng)電壓尖峰超過額定擊穿電壓時，可以參照本節(jié)附錄

《功率MOSFET雪崩降額規(guī)定》處理，如果滿足該規(guī)范,就不再通過《偏離降額的處理流程》進行處

理。

5.1.2.2柵源電壓Vgs

在最壞的情況下，柵源電壓Vgs（包含負柵源負偏壓）必須滿足下表：

參考材料

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

I工作區(qū)最壞情況<85%額定擊穿電壓

柵源電壓Vgs（含產(chǎn)品額定工作點）

II工作區(qū)最壞情況<100%額定擊穿電壓

在保證Vgs降額的同時，還應(yīng)盡量避免柵極電壓波形出現(xiàn)振蕩和毛刺，如果設(shè)計中無法避免

時，必須仔細檢查這種振蕩和毛刺是否會引起MOSFET誤導(dǎo)通（通過對比檢查Vds和Id波形）。

另外，要求采取相應(yīng)的措施，保證開機時柵極電位沒有"懸浮起來不為零（例如，在GS間

并聯(lián)一個10K。以上的電阻可以有效防止柵極電位因靜電等原因而懸浮。）

5.1.23結(jié)溫Tj

在最壞的情況下，MOSFET最高結(jié)溫Tj必須滿足下表:

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點<80%最高允許結(jié)溫<70%最高允許結(jié)溫

取導(dǎo)?穩(wěn)態(tài)結(jié)溫

I工作區(qū)最壞情況<85%最高允許結(jié)溫<75%最局允許結(jié)溫

最高瞬態(tài)結(jié)溫II工作區(qū)最壞情況<95%最高允許結(jié)溫

注：I區(qū)中最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫Tj通常發(fā)生在最高環(huán)境溫度和最大負載條件下。II區(qū)中最高瞬態(tài)結(jié)溫日

通常發(fā)生在開機、短路瞬時大電流尖峰等異常情況下。

5.1.2.4漏極電流Id

在最壞的情況下，漏極電流Id必須滿足下表：

參考材料

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

<70%相應(yīng)殼溫下的額定<60%相應(yīng)殼溫下的額定

產(chǎn)品額定工作點

漏極電流均方根電流值電流值

有效值<80%相應(yīng)殼溫下的額定<70%相應(yīng)殼溫下的額定

I工作區(qū)最壞情況

電流值電流值

漏極瞬態(tài)電流最

II工作區(qū)最壞情況<70%額定峰值電流1dm

大值

注：隨著殼溫升高，MOSFET的額定電流將下降，廠家資料通常給出了Tc=25（下的額定電

流值以及額定電流Id~Tc的變化關(guān)系曲線。

5.13降額考核點的測試或估算

5.1.3.1漏源電壓Vds

在實際測量時，可以采月100MHz存貯示波器測試結(jié)果作為是否超出降額規(guī)定的判定數(shù)據(jù)。

但需要注意的是，必須要盡其所能地尋找到真正最壞的應(yīng)力條件。例如，在"正常”的I工作區(qū)

中,最高Vds平臺電壓，通常出現(xiàn)在輸入電壓最高或其他條件組合的時候。在"異常"工作區(qū)II中，最

惡劣的Vds尖峰電壓，可能發(fā)生在短路瞬間，也可能發(fā)生在開機瞬間，或者發(fā)生在負載跳變等其他

時刻。

5.1.3.2柵源電壓的測量

同上可以采用100MHz存貯示波器的測試結(jié)果作為判定數(shù)據(jù)。

參考材料

5.13.3器件殼溫Tc的測量與結(jié)溫Tj的估算

可以采用點溫計測試器件的殼溫，要注意必須測試該器件在最壞情況下的殼溫。例如當(dāng)整機

工作在最高的環(huán)境溫度下，同時又處于滿載輸出、整機機韓封時，該器件的殼溫可能為最高。

殼溫測試點原則上必須是器件本身殼體的散熱片上對應(yīng)內(nèi)部芯片中部的點，在實際測試過程

中如果器件散熱片緊貼外部散熱器而無法進行測試時，也可以測試器件殼體上離散熱片最近點的

溫度來近似作為器件殼溫。

如果器件本身外部殼體無散熱片，則以器件外部殼體上最熱點作為器件的殼溫。

結(jié)溫的估算公式為：Tj=Tc+P*Rthjc（P為MOSFET的功耗，Rthjc為MOSFET結(jié)到殼的

熱阻。）

5.1.3.4漏極電流的測量

采用電流槍串入電路中進行直接測試。必要時可以加長電路引線以保證電流槍的串入，但引

線應(yīng)該盡可能地短。

在某些情況下，為了方便，也可以測試MOSFET附近回路元件的應(yīng)力參數(shù)（如電流互感器、

電流取樣電阻等），來近似計算流過MOSFET的漏極電流。

5.1.4器件應(yīng)力降額檢查表及詳細填寫要求

見下面所附文件：

e

01功率msmI作

應(yīng)力。降穩(wěn)自不去

參考材料

5.1.5附錄:

《功率MOSFET雪崩降額規(guī)定》

1.目的

因為當(dāng)MOSFET的D、S端被電壓尖峰雪崩擊穿后，MOSFET有可能不受到損壞。本規(guī)范的目

的在于：規(guī)定我司產(chǎn)品中MOSFET可以被雪崩擊穿程度的界限,以便于產(chǎn)品測試過程中進行操作控

制。

2.適用范圍

適用于公司內(nèi)所有電源產(chǎn)品。

3.引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料

《電力半導(dǎo)體器件應(yīng)用指南》——IR（西安電子技術(shù)研究所編譯）

《HEXFETUI:ANEWGenerationofPowerMOSFETs-------International

RectifierApplicationNoteAN966）

<CoolMOS-theultimatepowerMOSFET>-.......Infineon

《IR、IXYS、FSC.Toshiba.ST等廠家產(chǎn)品手冊》

《產(chǎn)品保修期等級與I、II工作區(qū)、額定工作點的定義》-----Avansys:《元器件降額規(guī)

范》

4.內(nèi)容

參考材料

4.1MOSFET在產(chǎn)品額定工作點以及產(chǎn)品I工作區(qū)的雪崩降額：

在該種情況下，不允許MOSFET出現(xiàn)雪崩擊穿狀態(tài)。即在產(chǎn)品上不允許出現(xiàn)MOSFET長

期的、周期性的電壓尖峰超過器件額定電壓值的使用情況，

4.2MOSFET在產(chǎn)品II工作區(qū)的雪崩降額：

由于在II工作區(qū)都是一種時間很短的狀態(tài)（如開關(guān)機；輸入、負載跳變等），產(chǎn)品實際運

行發(fā)生該情況的幾率很小，同時即使發(fā)生了，時間也非常短暫，加上器件本身具有一定的耐雪崩

能力，因此，在該情況，可以允許MOSFET發(fā)生一定的電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿），但必須滿

足下列條件：

4.2.1除二次電源外其他電源產(chǎn)品的MOSFET在H工作區(qū)的雪崩降額：

一旦MOSFET發(fā)生電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿），則必須要求實際計算雪崩能量（l/2x擊穿

電壓x雪崩電流x雪崩時間）小于廠家器件資料對應(yīng)溫度下的雪崩額定值參數(shù)，同時必須進行以

下實驗，即在48小時內(nèi)，在模塊可能出現(xiàn)的最壞工作條件下（如模塊最高工作溫度、電壓最

高、尖峰寬度最大等情況），不少于2Pcs樣機的MOSFET承受6000次以上的相同的雪崩擊穿

沖擊（例如負載跳變沖擊），各樣機仍然符合測試要求，各MOSFET仍然保持完好.達到此條

件，方可認為合格。

4.2.2二次電源產(chǎn)品MOSFET在II工作區(qū)的雪崩降額：

因為目前我司的二次電源在工作時，其輸入電壓比較穩(wěn)定，同時依據(jù)目前市場上二次模塊

的實際運行情況，適當(dāng)放寬二次電源模塊II工作區(qū)下的雪崩降額。

⑴當(dāng)產(chǎn)品在II工作區(qū)MOSFET電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿），同時又滿足下列條件時，可

參考材料

以直接通過.

?在這種超標(biāo)雖然發(fā)生在產(chǎn)品規(guī)定輸入電壓范圍內(nèi)，但不能發(fā)生在標(biāo)準(zhǔn)輸入Vin±10%以

內(nèi)。例如，當(dāng)輸入電壓為53V±10%以內(nèi)時，不允許發(fā)生雪崩擊穿。

?發(fā)生電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿）時，MOSFET的器件外殼最熱點溫度不能超過105。＜：（包

含可能出現(xiàn)的最惡劣條件）。

?發(fā)生電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿）時，MOSFET電壓尖峰對應(yīng)的起始雪崩電流不能超過器

件額定值IDO

?超過Vds額定值部分其波頭的最大寬度不能超過100nSo

?如果在該短暫時間內(nèi)有連續(xù)多個波頭Vds超標(biāo)，則波頭數(shù)目不能超過30個。

（2）當(dāng)產(chǎn)品在II工作區(qū)MOSFET電壓尖峰超標(biāo)（雪崩擊穿）不滿足⑴中的各條件時，則必

須要求實際計算雪崩能量（l/2x擊穿電壓x雪崩電流x雪崩時間）小于廠家器件資料對應(yīng)溫度下

的雪崩額定值參數(shù)，同時必須在24小時內(nèi)，在模塊可能出現(xiàn)的最壞工作條件下（如模塊最高工

作溫度、電壓最高、尖峰寬度最大等情況）,不少于5Pcs模塊的MOSFET連續(xù)承受3000次以

上的相同的雪崩擊穿沖擊（例如負載跳變沖擊），各模塊仍然符合測試要求，各MOSFET仍然

保持完好。達到此條件，方可認為合格。

5.說明

木規(guī)定的解釋權(quán)為物料品質(zhì)試驗部。該規(guī)范將由物料品質(zhì)試瞼部根據(jù)對MOSFET研究的不

斷深入，電源在市場上的實際運行情況，以及依據(jù)MOSFET本身技術(shù)的不斷發(fā)展而進行及時更

新。

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參考材料

5.2IGBT降額規(guī)范

器件應(yīng)力考核點：正向電壓VCE,反向電壓VEC,集電極平均電流Ic,

集電極脈沖電流ICM,結(jié)溫Tj,柵極電壓VGE。

5.2.1產(chǎn)品保修期等級及產(chǎn)品I、n工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點簡要說明

產(chǎn)品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2~3年,B級指保修期為1~2年。

I、II工作區(qū)：產(chǎn)品的I工作區(qū)指產(chǎn)品"正?！惫ぷ鲄^(qū)域,即產(chǎn)品手冊所規(guī)定的輸入雨出（環(huán)境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區(qū)域，是器件長期工作的區(qū)域。該區(qū)中的存在某一點（或區(qū)

域），對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為I區(qū)該項應(yīng)力的最壞情況；n工作區(qū)指產(chǎn)品"異常，工作區(qū)

域，即在開/關(guān)機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護.輸入/負載跳變、風(fēng)扇故障停轉(zhuǎn)等"異

?！惫ぷ髑闆r器件短時間工作區(qū)域。在該區(qū)域中的某一點對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為II區(qū)該

項應(yīng)力最壞情況。

產(chǎn)品額定工作點是指我司產(chǎn)品規(guī)格書中所規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環(huán)境溫度等）。若產(chǎn)品規(guī)格書未指明典型工作條件，則以標(biāo)稱工作范圍的最大

值代替0

詳細情況可以參見本降額總規(guī)范第5.0節(jié)《產(chǎn)品保修期等級與產(chǎn)品I、II工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點

的定義》。

5.2.2器件應(yīng)力限制

5.2.2.1正向電壓VCE和反向電壓VEC

IGBT工作時主要承受正向電壓VCE,在不帶反并二極管應(yīng)用時應(yīng)考核反向電壓VEC的降額。

參考材料

取最大峰值電壓值計算降額，最壞情況下，允許電壓降額系數(shù)為:

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點<80%額定電壓<75%額定電壓

最高正向(C-E)峰值電壓VCEI工作區(qū)最壞情況<90%額定電壓<85%額定電壓

n工作區(qū)最壞情況<100%額定電壓

最高反向(E-C)峰值電壓VECI、口工作區(qū)最壞情況<90%額定電壓

注：產(chǎn)品過載工作時的電壓應(yīng)力按I工作區(qū)最壞情況要求進行考核。

5.2.2.2集電極平均電流人集電極脈沖電流ICM

集電極電流的降額考核分平均電流和脈沖電流兩項，但脈沖電流的考核只在電流波形同時

滿足以下三條件時有考核要求：①、工作頻率小于lOKHz,②、電流波形的峰值大于對應(yīng)溫度

下的平均電流額定值，③電流峰值高出平均值部分的寬度大于O.lmS。在換算成同一殼溫條件

進行比較時，允許的電流降額系數(shù)為：

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點<60%同等殼溫額定值<50%同等殼溫額定值

最大平均電流1c

_____T且4F,卜壬、0_____JOCO/匚=1勺￡士^門書一/土/"7AO/(=1上占一^口六H一/*

■-1-口廿r+ict3才TTTTT比R7旦4T"q'tl,CCO/日二士疽Me；□居

注：產(chǎn)品過載工作時的電流應(yīng)力按I工作區(qū)最壞情況要求進行考核.

5.2.23結(jié)溫Tj

一般情況可以只考核最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫降額，以下兩種情況下建議追加對最高瞬態(tài)結(jié)溫降領(lǐng)的

考核：①、測試中發(fā)現(xiàn)有瞬時(O.lmS以上)功率過載(超過最大耗散功率)出現(xiàn)；②、電流容

量400A以上的IGBT模塊。

參考材料

最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫Tj-erD-r-/A-上/。八o/白日/~7CO/^^7

T-T"/A-KT曰,ou。/早:日.rr-c/日-

白。0H大任：日T；TT號LlHiF主、口jQCO/日W&比4±\曰___________________________

注：產(chǎn)品過載工作時的溫度應(yīng)力按I工作區(qū)最壞情況要求進行考核

5.2.2.4柵極電壓VGE

這里所指的柵極電壓是實際加到IGBT柵極與發(fā)射極兩端的電壓，分正偏壓和負偏壓兩項“

piD4n立口

曰卜主、口匚.日T-力不匕=/古

取晨?柵極正偏壓VGET"T/ArRZ*QQ/

__________TTT/ArRZn.g住、口_____________________________________/口-4--否士/古______________________

5.2.3降額考核點的測試或計算

5.2.3.1正向電壓VCE和反向電壓VEC測算

使用帶寬等于或大于100MHz數(shù)字示波器并選擇全帶寬通道（避免頻帶衰減造成的誤差）

測量器件在各工作條件下所實際承受的正反向電壓波形（當(dāng)項目組自測波形與測試部測試有異

時以兩者最大值為準(zhǔn)），取實測電壓的最高峰值進行電壓降額計算。反向電壓的測試只在不帶

反并二極管應(yīng)用中有要求。

5.23.2集電極平均電流Ic、集電極脈沖電流ICM測算

IGBT工作時的平均電流k和脈沖電流1CM均采用電流槍和帶寬等于或大于100MHz數(shù)字示波

器進行測試，測試時示波器選擇全帶寬狀態(tài)、以保證測試精度。

平均電流k的意義是對一個周期內(nèi)的電流取平均值，它的實際值與工作溫度、波形、頻

率、占空比等因素相關(guān)，因此必須是在測試的基礎(chǔ)上通過計算得出。對應(yīng)溫度下的平均電流額

定值可查閱廠家數(shù)據(jù)表得出，也可采用計算方法得出。

脈沖電流1CM實際值也由測試波形計算得出，方法是對高出對應(yīng)溫度下的平均電流值部分取

參考材料

O.lmS寬度以內(nèi)（這一段應(yīng)包含最大峰值部分）的平均值作為脈沖電流實際值。對應(yīng)殼溫和脈

寬條件下的脈沖電流額定值可根據(jù)廠家數(shù)據(jù)表給出的特定殼溫（一般給出室溫和高溫兩個埴）

下的額定值并結(jié)合脈沖電流與脈沖寬度關(guān)系曲線采用線性方法求出。

IGBT并聯(lián)應(yīng)用時盡管采取了均流措施，但其平均電流和峰值電流的額定值均應(yīng)進行一定的降

額，推薦計算方法為：電流額定值降額系數(shù):[（n-l）（l-x）/n（l+x）+l/n]xlOO%

上式中n為并聯(lián)器件個數(shù)，x為經(jīng)驗數(shù)據(jù)（600V器件取01、1000~1200V器件取0.13,

1500V以上器件取0.15）。

5.23.3結(jié)溫TJ測算

測量器件殼溫（測試點規(guī)定見附件525.1）,根據(jù)測徨的電流及電壓波形，計算出器件的

耗散功率（有反并二極管情形還應(yīng)考慮二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)損耗），再按下列公式計

算出器件結(jié)溫，

Tj=PD*Rthjc+Tc式中L為殼溫、Rthjc為結(jié)殼熱阻、PD為總耗散功率

注意：Rthjc分穩(wěn)態(tài)值和瞬態(tài)值，廠家一般給出了熱阻與加熱時間的關(guān)系曲線。一般當(dāng)IGBT

器件承受持續(xù)時間小于200ms的瞬時功率過載（超出最大耗散功率額定值）時、應(yīng)考核其瞬態(tài)

結(jié)溫降額。從關(guān)系曲線上查穩(wěn)態(tài)熱阻則取最大值，須查瞬態(tài)熱阻時可根據(jù)最大浪涌電流的脈寬

和占空比對應(yīng)曲線查找熱阻值。

523.4柵極電壓VGE測試：

使用帶寬等于或大于100MHz數(shù)字示波器并選擇全帶寬通道測試（避免頻帶衰減造成的誤

差），同時應(yīng)確保將測試線帶來的誤差盡可能的降到最小，如采用雙線線引出的測試方法以及

采用盡可能短的測試線和有效接地或屏蔽（盡量減小大電流對測試線的電磁干擾）等。

參考材料

5.2.4器件應(yīng)力降額檢查表及詳細填寫要求

02IGBTT作應(yīng)力，

障■仔檢去.11*

525附錄

525.1殼溫測試的方法及測試點規(guī)定

可用單點溫度計或多點溫度計測量殼溫。對非絕緣封裝（插裝式TO220/TO-247等封裝）

的器件測溫時、應(yīng)注意避免不同電位點通過熱電偶的共地端短路，必要時只能采用單點溫度計

測量。測試殼溫時，應(yīng)使單板或整機處于使IGBT達到最高溫升的工作狀態(tài)。對測溫點位置選取

作如下規(guī)定：

就單個IGBT管而言、測試點應(yīng)選在對應(yīng)于管芯（封裝在里面的芯片）中心位置的散熱片或

基板（而不是塑料殼）上，就整臺機器而言、測溫點應(yīng)是綜合風(fēng)道方向及散熱條件后邏輯上的

最高溫度點。測試由多個芯片組裝而成的模塊殼溫時，應(yīng)考慮風(fēng)道的進出方向和芯片在基板上

的相對位置及功耗分布情況，選取邏輯上的最高溫度點作測試點。

應(yīng)用中因器件固定在散熱器上，測溫探頭無法接觸到散熱片的中間位置，可在器件散熱片

上選取離芯片中心距離最近的點或封裝基板與散熱器交界線上離芯片最近的部位。

525.2IGBT功耗與電流計算的簡化方法

IGBT在任一時間段內(nèi)總的能量損耗由下式給出：

rt

p

Etot-噎-'cdt

」。..............（1）

總功耗則由（2）式給出，計算時一般將導(dǎo)通損耗Pcond和開關(guān)損耗Pswitch先分別求出。

參考材料

Ptot=Etotxf.⑵

Ptot=Pcond+Pswitch.............................................（3）

⑶式中開關(guān)損耗Pswitch的計算與實際應(yīng)用中的驅(qū)動電目及工作電流電壓等因素有關(guān)；為

方便計算下表給出三種電流波形的ic和Pcond近似計算公式，實際應(yīng)用中的電流波形（高帶寬

示波器記錄）或為下表其中之一，或為二到三者的組合“通過ic對時間的積分即可計算出平均

電流k的實際值.

電流波1形_或描_述1^ictt?算公式

ic=Ic

方波。％

Pcond=Icx（Rcexlc+VTo）xDx0.96

%

ic=Iqi）+（Ic⑵?/tp

梯型波。p

Pcond=[Rcex（Ic（i）+（Ic（2））+2+VTOUC（I）XIC（I）+k（i）xlc（2）+Ic（2）xIc（2）]-r3xDx0.96

4

三角波//

ic=Icxt/tp

1

Pcond=Icx（2xReexIc+3XVTO）+6XDX0.96

參考材料

53晶閘管降額規(guī)范

器件應(yīng)力考核點：正向峰值電壓VDRM,反向峰值電壓VRRM,平均電流IFAV,

浪涌電流IFMAX,結(jié)溫Tj,電壓上升率dv/dt,電流上升率di/dt,門極功率PG

5.3.1產(chǎn)品保修期等級及產(chǎn)品I、II工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點簡要說明

產(chǎn)品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2~3年,B級指保修期為1~2年。

I、II工作區(qū)：產(chǎn)品的I工作區(qū)指產(chǎn)品"正?！惫ぷ鲄^(qū)域,即產(chǎn)品手冊所規(guī)定的輸入雨出（環(huán)境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區(qū)域，是器件長期工作的區(qū)域。該區(qū)中的存在某一點（或區(qū)

域），對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為I區(qū)該項應(yīng)力的最壞情況；n工作區(qū)指產(chǎn)品“異?！惫ぷ鲄^(qū)

域，即在開/關(guān)機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護.輸入/負載跳變、風(fēng)扇故障停轉(zhuǎn)等"異

?！惫ぷ髑闆r器件短時間工作區(qū)域。在該區(qū)域中的某一點對應(yīng)器件某項參數(shù)的最大應(yīng)力，稱為II區(qū)該

項應(yīng)力最壞情況。

產(chǎn)品額定工作點是指我司產(chǎn)品規(guī)格書中所規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環(huán)境溫度等）。若產(chǎn)品規(guī)格書未指明典型工作條件，則以標(biāo)稱工作范圍的最大

值代替。

詳細情況可以參見本降額總規(guī)范第5.0節(jié)《產(chǎn)品保修期等級與產(chǎn)品I、II工作區(qū)、產(chǎn)品額定工作點

的定義》。

5.3.2器件應(yīng)力限制

5.3.2.1正向峰值電壓VDRM和反向峰值電壓VRRM

晶閘管的電壓降額從兩個方面考慮：最高正向峰值電壓VDRM和最高反向峰值電壓VRRM，I、

參考材料

口工作區(qū)最壞情況下允許使用電壓的降額系數(shù)為：

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點<75%對應(yīng)額定值<70%對應(yīng)額定值

最高正向峰值電壓VDRM

I工作區(qū)最壞情況<85%對應(yīng)額定值<80%對應(yīng)額定值

最演）反向峰值電壓VRRM

口工作區(qū)最壞情況<100%對應(yīng)額定值

5.322平均電流IFAV和浪涌電流IFMAX

晶閘管的電流降額分最大平均電流和最大浪涌電流兩項，一般情況下只需考核平均電流降

額，浪涌電流降額只在其值大于對應(yīng)額定值50%時有考核要求（此時應(yīng)在降額表中填寫12t值，計算

方法參見整流橋降額規(guī)范5.432）。在對應(yīng)的溫度條件下，平均電流或浪涌電流的降額系數(shù)為：

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

產(chǎn)品額定工作點<70%同等殼溫額定值<60%同等殼溫額定值

最大平均電流IFAV

I工作區(qū)最壞情況<85%同等殼溫額定值<75%同等殼溫額定值

I、口工作區(qū)最壞情

最大浪涌電流IFMAX<75%同等殼溫額定值

況

注：過載工作時的電流應(yīng)力按I工作區(qū)最壞情況要求進行考核

5.323穩(wěn)態(tài)結(jié)溫Tj和瞬態(tài)結(jié)溫Tj

結(jié)溫考核分穩(wěn)態(tài)結(jié)溫和瞬態(tài)結(jié)溫兩項，一般情況只須考核穩(wěn)態(tài)結(jié)溫的降額，當(dāng)有浪涌電流考

核要求時必須考核瞬態(tài)結(jié)溫降額。最壞情況下允許的降額系數(shù)為：

應(yīng)力考核點產(chǎn)品工作區(qū)域B級產(chǎn)品A級產(chǎn)品

最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫Tj產(chǎn)品額定工作點<80%最高允許結(jié)溫<70%最高允許結(jié)溫

參考材料

I工作區(qū)最壞情況<85%最高允許結(jié)溫<乃％最高允許結(jié)溫

最高瞬態(tài)結(jié)溫TjI、口工作區(qū)最壞情況<95%最高允許結(jié)溫

注：過載工作時的溫度應(yīng)力按I工作區(qū)最壞情況要求進行考核。

5.324電壓上了|率dv/dt和電流上升率di/dt

晶閘管在阻斷狀態(tài)下承受的電壓上升率dv/d怵口開通過程中承受的電流上升率di/dt均應(yīng)針對額

定值降額使用（雷擊或浪涌條件下di/dt可全額使用）。最壞情況下允許的dv/dt和di/dt降額系數(shù)

為：