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【我是工程師】電源中常見半導(dǎo)體器件的失效分析

群里大部分都是做電源的，在電源中大量使用的有源功率器件，比如功率部分的MOSFET、FRD、IGBT、BJT等，

控制上有PWM IC，驅(qū)動IC、光耦等，在這些器件的使用、調(diào)試過程、甚至批量產(chǎn)品中難免都會遇到失效問題

而有源功率半導(dǎo)體器件的失效概率是最高的，而且其價(jià)格也是相對較高的

對于每一次失效最好都能找到失效原因，并做出相應(yīng)的改善預(yù)防措施

后邊將以實(shí)際遇到的幾個失效案例來跟大家分享一下，

資歷尚淺，不足之處歡迎大家討論

全部回復(fù)(98)
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小礦石
LV.10
2
2015-04-09 07:46

討論器件主要是MOSFET、IGBT、FRD、還有個別光耦、IC

 

1、感應(yīng)加熱電源中IGBT開關(guān)管25N120

2、某輔助電源1500V MOSFET

3、 高壓大功率快恢復(fù)二極管

4、IGBT驅(qū)動光耦分析

 

最好會補(bǔ)充一個器件的開封方法

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2015-04-09 09:12
@小礦石
討論器件主要是MOSFET、IGBT、FRD、還有個別光耦、IC 1、感應(yīng)加熱電源中IGBT開關(guān)管25N1202、某輔助電源1500VMOSFET3、 高壓大功率快恢復(fù)二極管4、IGBT驅(qū)動光耦分析 最好會補(bǔ)充一個器件的開封方法
X版來啦，頂一個
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2015-04-09 09:40
外面跑的回來了~~   我是來頂帖子 順道占一層出租滴
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2015-04-09 10:00
@小礦石
討論器件主要是MOSFET、IGBT、FRD、還有個別光耦、IC 1、感應(yīng)加熱電源中IGBT開關(guān)管25N1202、某輔助電源1500VMOSFET3、 高壓大功率快恢復(fù)二極管4、IGBT驅(qū)動光耦分析 最好會補(bǔ)充一個器件的開封方法
X版的來了哦  期待期待?。?！
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小礦石
LV.10
6
2015-04-12 22:02

1、某感應(yīng)加熱電源中的IGBT失效分析

IGBT型號：H20R12C3

infineon的可逆導(dǎo)IGBT，將續(xù)流二極管與IGBT集成在一起了。在滿載使用過程中突然損壞

RC-IGBT芯片結(jié)構(gòu)如下，

未完，待續(xù)·······

 

 

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2015-04-13 10:21
@小礦石
1、某感應(yīng)加熱電源中的IGBT失效分析IGBT型號：H20R12C3infineon的可逆導(dǎo)IGBT，將續(xù)流二極管與IGBT集成在一起了。在滿載使用過程中突然損壞[圖片]RC-IGBT芯片結(jié)構(gòu)如下，[圖片]未完，待續(xù)·······  
更新咯
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higel
LV.8
8
2015-04-13 16:44
@小礦石
1、某感應(yīng)加熱電源中的IGBT失效分析IGBT型號：H20R12C3infineon的可逆導(dǎo)IGBT，將續(xù)流二極管與IGBT集成在一起了。在滿載使用過程中突然損壞[圖片]RC-IGBT芯片結(jié)構(gòu)如下，[圖片]未完，待續(xù)·······  
坐等更新~！
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小礦石
LV.10
9
2015-04-13 23:05
@小礦石
1、某感應(yīng)加熱電源中的IGBT失效分析IGBT型號：H20R12C3infineon的可逆導(dǎo)IGBT，將續(xù)流二極管與IGBT集成在一起了。在滿載使用過程中突然損壞[圖片]RC-IGBT芯片結(jié)構(gòu)如下，[圖片]未完，待續(xù)·······  

普通IGBT與英飛凌可逆導(dǎo)IGBT的差別

普通IGBT由一個IGBT芯片+1個快回復(fù)二極管芯片組合而成。

而可逆導(dǎo)IGBT只有一個芯片

從散熱面積上將，可逆導(dǎo)IGBT的散熱比普通IGBT要差一些

開封后的普通IGBT與可逆導(dǎo)IGBT

普通IGBT（1200V 25A）

 

英飛凌可逆導(dǎo)IGBT(1200V 20A)

 

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2015-04-15 10:13
@小礦石
普通IGBT與英飛凌可逆導(dǎo)IGBT的差別普通IGBT由一個IGBT芯片+1個快回復(fù)二極管芯片組合而成。而可逆導(dǎo)IGBT只有一個芯片從散熱面積上將，可逆導(dǎo)IGBT的散熱比普通IGBT要差一些開封后的普通IGBT與可逆導(dǎo)IGBT普通IGBT（1200V25A）[圖片] 英飛凌可逆導(dǎo)IGBT(1200V20A)[圖片] 
干貨繼續(xù)唄
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2015-04-15 11:13

X版的干貨，已經(jīng)被推薦到電源達(dá)人秀啦~查看請掃描

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苑留記
LV.8
12
2015-04-15 13:08
X版的來了哦  期待期待?。?！
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wt.liu
LV.5
13
2015-04-15 13:45
@小礦石
普通IGBT與英飛凌可逆導(dǎo)IGBT的差別普通IGBT由一個IGBT芯片+1個快回復(fù)二極管芯片組合而成。而可逆導(dǎo)IGBT只有一個芯片從散熱面積上將，可逆導(dǎo)IGBT的散熱比普通IGBT要差一些開封后的普通IGBT與可逆導(dǎo)IGBT普通IGBT（1200V25A）[圖片] 英飛凌可逆導(dǎo)IGBT(1200V20A)[圖片] 
期待繼續(xù)
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qiao520
LV.3
14
2015-04-15 18:35
@苑留記
X版的來了哦 期待期待?。。?/span>
頂起來！
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小礦石
LV.10
15
2015-04-16 07:43
@小礦石
普通IGBT與英飛凌可逆導(dǎo)IGBT的差別普通IGBT由一個IGBT芯片+1個快回復(fù)二極管芯片組合而成。而可逆導(dǎo)IGBT只有一個芯片從散熱面積上將，可逆導(dǎo)IGBT的散熱比普通IGBT要差一些開封后的普通IGBT與可逆導(dǎo)IGBT普通IGBT（1200V25A）[圖片] 英飛凌可逆導(dǎo)IGBT(1200V20A)[圖片] 

這個失效的原因分析：

1、由于IGBT芯片的升級，芯片面積減小很多，導(dǎo)致芯片的結(jié)殼熱阻增大，最終表現(xiàn)為結(jié)溫比正常IGBT高

2、驅(qū)動電壓不合理，設(shè)計(jì)驅(qū)動電壓15V，實(shí)際實(shí)測IGBT的驅(qū)動電壓僅13V，所以IGBT沒有完成導(dǎo)通，工作狀態(tài)不理想，實(shí)際損耗比設(shè)計(jì)損耗偏高

結(jié)合IGBT芯片的失效表現(xiàn)，這個IGBT是過熱損壞（芯片中心裂開）

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小礦石
LV.10
16
2015-04-16 07:46
@小礦石
這個失效的原因分析：1、由于IGBT芯片的升級，芯片面積減小很多，導(dǎo)致芯片的結(jié)殼熱阻增大，最終表現(xiàn)為結(jié)溫比正常IGBT高2、驅(qū)動電壓不合理，設(shè)計(jì)驅(qū)動電壓15V，實(shí)際實(shí)測IGBT的驅(qū)動電壓僅13V，所以IGBT沒有完成導(dǎo)通，工作狀態(tài)不理想，實(shí)際損耗比設(shè)計(jì)損耗偏高結(jié)合IGBT芯片的失效表現(xiàn)，這個IGBT是過熱損壞（芯片中心裂開）

失效IGBT芯片現(xiàn)象

 

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小礦石
LV.10
17
2015-04-17 12:36
@苑留記
X版的來了哦 期待期待?。。?/span>

這段時(shí)間有點(diǎn)忙，更新的有點(diǎn)慢了

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小礦石
LV.10
18
2015-04-17 12:40

2、某輔助電源高壓MOSFET

用在1000Vdc輸入的電源中,半橋拓?fù)?，功?00W，用的1600V的MOSFET

在調(diào)試過程中不知名原因?qū)е?個MOSFET損壞

拿到器件后測量MOSFET的G、D、S，三個端都已經(jīng)短路

只能直接開封看了

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小礦石
LV.10
19
2015-04-17 12:51
@小礦石
2、某輔助電源高壓MOSFET用在1000Vdc輸入的電源中,半橋拓?fù)?，功?00W，用的1600V的MOSFET在調(diào)試過程中不知名原因?qū)е?個MOSFET損壞拿到器件后測量MOSFET的G、D、S，三個端都已經(jīng)短路只能直接開封看了

半橋的2個MOSFET的失效現(xiàn)象

 

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小礦石
LV.10
20
2015-04-17 12:51
@小礦石
半橋的2個MOSFET的失效現(xiàn)象[圖片] 

第一個MOSFET

 

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小礦石
LV.10
21
2015-04-17 12:52
@小礦石
第一個MOSFET[圖片] 

放大約到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了

失效原因歡迎大家討論、各抒己見

 

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2015-04-17 17:44
@小礦石
放大約到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了[圖片]失效原因歡迎大家討論、各抒己見 
高清大圖解剖呀
~~
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gaohq
LV.8
23
2015-04-17 20:12
@小礦石
放大約到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了[圖片]失效原因歡迎大家討論、各抒己見 

怎么開封的？

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小礦石
LV.10
24
2015-04-18 13:17
@小礦石
放大約到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了[圖片]失效原因歡迎大家討論、各抒己見 

第二個MOS管的失效情況

 

 

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小礦石
LV.10
25
2015-04-18 13:18
@小礦石
第二個MOS管的失效情況[圖片]  

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小礦石
LV.10
26
2015-04-18 13:18
@小礦石
[圖片]
這個MOSFET柵極損壞教嚴(yán)重，柵極過壓
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小礦石
LV.10
27
2015-04-18 13:19
@gaohq
怎么開封的？

開封的方法還是比較多的，簡單點(diǎn)的就用濃硫酸煮吧

我一般放在試管里邊煮

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fzhlpp
LV.7
28
2015-04-19 22:10
@小礦石
這個失效的原因分析：1、由于IGBT芯片的升級，芯片面積減小很多，導(dǎo)致芯片的結(jié)殼熱阻增大，最終表現(xiàn)為結(jié)溫比正常IGBT高2、驅(qū)動電壓不合理，設(shè)計(jì)驅(qū)動電壓15V，實(shí)際實(shí)測IGBT的驅(qū)動電壓僅13V，所以IGBT沒有完成導(dǎo)通，工作狀態(tài)不理想，實(shí)際損耗比設(shè)計(jì)損耗偏高結(jié)合IGBT芯片的失效表現(xiàn)，這個IGBT是過熱損壞（芯片中心裂開）
驅(qū)動電壓不夠確實(shí)危險(xiǎn)，開始我也找不到原因，后來才發(fā)現(xiàn)是驅(qū)動電壓低導(dǎo)致。這個問題還是沒充分了解IGBT工作原理，IGBT還怕一個東西：di/dt,見它就燒…
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小礦石
LV.10
29
2015-04-20 07:42
@fzhlpp
驅(qū)動電壓不夠確實(shí)危險(xiǎn)，開始我也找不到原因，后來才發(fā)現(xiàn)是驅(qū)動電壓低導(dǎo)致。這個問題還是沒充分了解IGBT工作原理，IGBT還怕一個東西：di/dt,見它就燒…

是的，我們的好多計(jì)算都是依據(jù)規(guī)格書里邊的參數(shù)計(jì)算的，規(guī)格書里邊的測試條件都是基于驅(qū)動電壓15V時(shí)的數(shù)據(jù)

實(shí)際在驅(qū)動三極管、驅(qū)動光耦等器件上會產(chǎn)生一定的壓降，設(shè)計(jì)時(shí)要是沒有考慮到這些誤差

實(shí)際測試損耗就和計(jì)算損耗大偏差就比較大，甚至出現(xiàn)驅(qū)動不足

如果是消費(fèi)類產(chǎn)品，設(shè)計(jì)余量留的小，就更危險(xiǎn)了

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hostme
LV.3
30
2015-04-20 10:23
@小礦石
放大約到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了[圖片]失效原因歡迎大家討論、各抒己見 
專業(yè)生產(chǎn)半導(dǎo)體的？
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小礦石
LV.10
31
2015-04-20 12:34
@hostme
專業(yè)生產(chǎn)半導(dǎo)體的？

不是生產(chǎn)半導(dǎo)體的，草根用戶而已

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