【我是工程师】电源中常见半导体器件的失效分析

群里大部分都是做电源的，在电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，驱动IC、光耦等，在这些器件的使用、调试过程、甚至批量产品中难免都会遇到失效问题

而有源功率半导体器件的失效概率是最高的，而且其价格也是相对较高的

对于每一次失效最好都能找到失效原因，并做出相应的改善预防措施

后边将以实际遇到的几个失效案例来跟大家分享一下，

资历尚浅，不足之处欢迎大家讨论

讨论器件主要是MOSFET、IGBT、FRD、还有个别光耦、IC

1、感应加热电源中IGBT开关管25N120

2、某辅助电源1500V MOSFET

3、高压大功率快恢复二极管

4、IGBT驱动光耦分析

最好会补充一个器件的开封方法

X版来啦，顶一个 X版的来了哦 期待期待！！！ 外面跑的回来了~~ 我是来顶帖子 顺道占一层出租滴

1、某感应加热电源中的IGBT失效分析

IGBT型号：H20R12C3

infineon的可逆导IGBT，将续流二极管与IGBT集成在一起了。在满载使用过程中突然损坏

RC-IGBT芯片结构如下，

未完，待续·······

更新咯 坐等更新~！

普通IGBT与英飞凌可逆导IGBT的差别

普通IGBT由一个IGBT芯片+1个快回复二极管芯片组合而成。

而可逆导IGBT只有一个芯片

从散热面积上将，可逆导IGBT的散热比普通IGBT要差一些

开封后的普通IGBT与可逆导IGBT

普通IGBT（1200V 25A）

英飞凌可逆导IGBT(1200V 20A)

干货继续呗 期待继续

这个失效的原因分析：

1、由于IGBT芯片的升级，芯片面积减小很多，导致芯片的结壳热阻增大，最终表现为结温比正常IGBT高

2、驱动电压不合理，设计驱动电压15V，实际实测IGBT的驱动电压仅13V，所以IGBT没有完成导通，工作状态不理想，实际损耗比设计损耗偏高

结合IGBT芯片的失效表现，这个IGBT是过热损坏（芯片中心裂开）

失效IGBT芯片现象

驱动电压不够确实危险，开始我也找不到原因，后来才发现是驱动电压低导致。这个问题还是没充分了解IGBT工作原理，IGBT还怕一个东西：di/dt,见它就烧…

是的，我们的好多计算都是依据规格书里边的参数计算的，规格书里边的测试条件都是基于驱动电压15V时的数据

实际在驱动三极管、驱动光耦等器件上会产生一定的压降，设计时要是没有考虑到这些误差

实际测试损耗就和计算损耗大偏差就比较大，甚至出现驱动不足

如果是消费类产品，设计余量留的小，就更危险了

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X版的来了哦 期待期待！！！ 顶起来！

这段时间有点忙，更新的有点慢了

2、某辅助电源高压MOSFET

用在1000Vdc输入的电源中,半桥拓扑，功率300W，用的1600V的MOSFET

在调试过程中不知名原因导致2个MOSFET损坏

拿到器件后测量MOSFET的G、D、S，三个端都已经短路

只能直接开封看了

半桥的2个MOSFET的失效现象

第一个MOSFET

放大约到80倍左右后，基本可以MOSFET的晶胞了

失效原因欢迎大家讨论、各抒己见

高清大图解剖呀
~~

怎么开封的？

开封的方法还是比较多的，简单点的就用浓硫酸煮吧

我一般放在试管里边煮

第二个MOS管的失效情况

这个MOSFET栅极损坏教严重，栅极过压

从使用的情况推测，第二的失效是由于第一个先损坏后造成第2个MOS的栅极过压损坏

专业生产半导体的？

不是生产半导体的，草根用户而已

学下以下，希望有收益 失效分析做成这样，供应商压力巨大。 公司小，很多供应商都不屌我们，爱用不用。很被动 这么多仪器还草根，草根都是直接把坏掉的半导体扔垃圾桶的 相对大公司的却是草根，这些坏的器件去找原厂人家都不吊我们，只能自己玩了

这几天打算买一个图示仪回来玩玩

在华强北看了一个这个

买回来了我去围观一下 好，欢迎围观，有需要测试的器件也可以帮忙测试 好，你等着，坏管子我多着呢

打算买2台回来

第一个管子还没说什么原因损坏的呢，从图示看电压环还是完好的，可以确定不是过压，是过流引起过热损坏的？

第一个是电流过大导致过热损坏的，第二个是由第一个损坏时造成的过电压损坏的门极 芯片的晶包开裂是拆的时候裂的还是，使用前就裂的？ 新管子，没加散热器，调试中挂的 直觉告诉我，这管子可能是外力导致管子先前已经损坏

3、150A大功率FRD失效

某200kW整流电源中用于开关管的续流，失效后表现为短路

去除硅胶后，观察芯片失效点，表现如下：

等着继续

去胶后的照片找不到了

不知道是不是被误删了，我找到后更新

二极管坏掉大多是过流吧

我试过过压挂的，炸得板子上只剩脚了

这个二极管的失效原因是超安全工作区损坏的

因为是感性负载，在IGBT开通时二极管处于反向恢复过程

这个过程二极管要承受过电压和过电流，容易过功率损坏

这个过功率损坏看上去坏得很“温柔”，才那么一点黑点

因为系统有过电流保护，所以发生故障后就触发硬件保护了

之前有几个高压MOSFET，也是保护比较好，坏的没有那么惨

有保护也挂啊

有时候保护只限于故障不被扩大，减小故障范围

有时保护不完善还会起火，很危险

之前在钟工的帖子里请教过一个MOS的失效，相对温柔

典型的二极管安全工作区曲线

受最大功率限制，如果开关速度过快，二极管反向恢复速度不够，就会造成过功率失效

失效原理如下图，

给你看一下过流坏的二极管

1200V 200A的芯片

过流这么厉害

这个算是还可以接受的，给你看个猛的

估计都不忍心看下去了

尸体还在，还是不错了

已经面目全非了，一般都认不出来是什么型号了

这么惨烈 每天面对的都是这些 这个是多大功率的模块，不便宜吧 1700V 800A的模块，6000多

投票正式开始，投出的每一票都至关重要，最终大奖花落谁家?我们拭目以待...扫描

点击：

该参赛作品编号为NO.24

4、变频器驱动光耦

表现为驱动没有输出

目测外观良好，测试输出管脚对地电阻表现为低阻

慢慢的打开该光耦，一步一步分析失效位置

光耦的光学部分都是用的透明的绝缘材料 来导光

光耦的侧位图

继续解剖，直至露出芯片

光耦接收光的位置

光耦芯片损坏的部位

从损坏位置看，是输出三极管过电流损坏了

光耦的内部电路框图如下

用在变频器IGBT驱动上，驱动电流2.5A，可以直接驱动100A以下IGBT

图文并茂 专程来点赞哒~
娜娜你俩太顽皮了 楼主厉害，分析的很透彻，顶起。 还请大家多指导指导

失效分析的一些基本流程：

1、失效信息搜集

主要是失效时的工况，应用环境、失效时的现象等

2、失效样品外观检查

看器件比较明显的失效特征，初步判断失效原因和分析有没有必要做进一步分析价值

3、外特性测试

测试器件的外部电学特性，如果外观良好，电特性丢失，需要做进一步分析

4、非破坏性分析

借助X光、超声波、CT等设备，检查器件内部是否有引线断裂、熔断等特征

5、开封破坏性分析

为了进一步分析失效原因，采用物理开封、化学开封等方法，检查芯片损坏点

6、更高级的分析

这一步需要借助更高级的设备，比如扫描电镜、金相显微镜等，对芯片进行切片分析

7、出具分析报告

根据失效工况与失效现象，分析可能的失效原因，给出应用建议

以上流程为个人积累，不一定准确和适用于所有分析，仅供参考，也欢迎大家讨论、补充

很到位！

牛逼

你可以再补充一些 你写了这么多，没得补充的了 学习了。 基本上和ST、英飞凌这些大公司的流程很接近了 学习学习 压力山大，你们的显微镜不错，什么型号，硫酸那里买的，买回来，谁不客气就给谁来一杯。

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