晶閘管失效與分析流程分析綜述基于半導(dǎo)體材料物理和化學(xué)特性，結(jié)合應(yīng)用工況，利用專業(yè)檢測與分析設(shè)備，深入剖析并系統(tǒng)研究晶閘管發(fā)生失效的機理。統(tǒng)計歷年來在廠內(nèi)、現(xiàn)場調(diào)試及運行中發(fā)生的晶閘管失效案例，對復(fù)雜多樣的失效現(xiàn)象進行歸納處理，結(jié)合引發(fā)晶閘管失效的外部原因，從器件的設(shè)計和生產(chǎn)制造過程出發(fā)，深入研究晶閘管的失效機理。重點對下述幾點進行分析研究：圖2.16晶閘管臺面電場集中仿真示意圖過電壓導(dǎo)致的晶閘管失效。晶閘管處于阻斷狀態(tài)時，產(chǎn)生的漏電流基本上都是通過PN結(jié)終端，從而進入電路。惡劣工況下，可能使PN結(jié)終端局部漏電流過大，并由于存在正反饋的作用，使這一局部不斷惡化，最終導(dǎo)致晶閘管失效。過電流導(dǎo)致的晶閘管失效。晶閘管在特殊工況下需承受較大的浪涌電流，浪涌電流的持續(xù)時間約為十毫秒左右，在電流達(dá)到最大值的瞬間，晶閘管尚未擴展到全面積導(dǎo)通，此時在導(dǎo)通區(qū)和未導(dǎo)通區(qū)之間存在有很高的溫度梯度，能使硅的局部受到應(yīng)力作用而損壞。晶閘管在廠內(nèi)測試中會進行單次浪涌電流試驗，以驗證器件的承受能力。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進行大電流浪涌試驗后需要對器件施加0.67倍的反向阻斷電壓，證明器件仍具有阻斷能力。圖2.17晶閘管浪涌電流測試方法di/dt沖擊導(dǎo)致的晶閘管失效。帶放大門極的晶閘管等效剖面結(jié)構(gòu)如圖2.18所示。若當(dāng)晶閘管導(dǎo)通過程中,電流的上升速度快于導(dǎo)通區(qū)域的擴散速度（某處可能存在缺陷，開通不充分），使輔助晶閘管初始導(dǎo)通區(qū)域的電流密度過大，導(dǎo)致門極區(qū)域局部溫度迅速升高，并且逐次累加，在該區(qū)域形成局部熱點而導(dǎo)致管芯燒損，損壞位置一般分布在輔助晶閘管區(qū)域。圖2.18帶放大門極的晶閘管等效剖面結(jié)構(gòu)dv/dt沖擊導(dǎo)致的晶閘管失效。當(dāng)一個迅速上升的電壓加到晶閘管上，就會形成一個橫向的位移電流，該電流相當(dāng)于一個門極觸發(fā)電流。一般來說，dv/dt過大只會引起晶閘管的誤導(dǎo)通。極端情況下，失效現(xiàn)象為一個“點”，失效位置位于陰極面，分布不規(guī)則。過熱導(dǎo)致的晶閘管失效。功率器件所體現(xiàn)出的電學(xué)特性，都與溫度密切相關(guān)。例如，在90℃結(jié)溫條件下，阻斷電壓為8500V，但當(dāng)溫度上升至125℃時，阻斷電壓可降低至不足6000V，同時其它特性也會惡化。若長時間超溫運行，器件壽命會降低，甚至提前失效。對于硅材料來說，其禁帶寬度與工作溫度可以用公式描述如下： 其中：為溫度為0K時的禁帶寬度；溫度系數(shù)＝4.73×10-4eV/K；溫度系數(shù)＝636K。結(jié)合實際工程案例，對多種晶閘管失效案例進行研究，從故障工況、晶閘管失效類型、故障原因及失效機理、處理措施及結(jié)果等各個方面，提煉歸納共性內(nèi)容，建立標(biāo)準(zhǔn)化的失效分析方法和工作流程(圖2.19)，