您好, 登录| 注册|
论坛导航
您好, 登录| 注册|
子站:
商城:
论坛首页    电源技术综合区
  •  发帖
  • 收藏

【我是工程师】电源中常见半导体器件的失效分析
阅读: 9940 |  回复: 98 楼层直达

2015/04/09 07:46:07
1
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

QQ截图20160321155901  玩大发了! 英飞凌最新无人机套件LARIX免费试用 招募中

QQ截图20160321155901  想学你就来!DSP学习板免费试用 限时申请


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

标签 IC MOSFET IGBT
2015/04/09 07:46:27
2
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/09 09:12:01
3
电源网-fqd
电源币:5053 | 积分:15067 主题帖:381 | 回复帖:5018
LV11
统帅
X版来啦,顶一个
2015/04/09 10:00:47
5
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
X版的来了哦  期待期待!!!
2015/04/09 09:40:46
4
电源网-天边
电源币:156 | 积分:398 主题帖:58 | 回复帖:1133
LV9
军长
外面跑的回来了~~   我是来顶帖子 顺道占一层出租滴
2015/04/12 22:02:23
6
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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·······

 

 

2015/04/13 10:21:14
7
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
更新咯
2015/04/13 16:44:37
8
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
坐等更新~!
2015/04/13 23:05:20
9
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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)

 

2015/04/15 10:13:01
10
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
干货继续呗
2015/04/15 13:45:13
13
wt.liu
电源币:1096 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:146
LV5
营长
期待继续
2015/04/16 07:43:13
15
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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)

2015/04/16 07:46:10
16
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

失效IGBT芯片现象

 

2015/04/19 22:10:45
28
fzhlpp
电源币:115 | 积分:0 主题帖:54 | 回复帖:143
LV7
旅长
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…
2015/04/20 07:42:40
29
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/15 11:13:28
11
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:77 主题帖:203 | 回复帖:1424
LV10
司令

X版的干货,已经被推荐到电源达人秀啦~查看请扫描

2015/04/15 13:08:43
12
苑留记
电源币:315 | 积分:0 主题帖:132 | 回复帖:185
LV8
师长
X版的来了哦  期待期待!!!
2015/04/15 18:35:59
14
qiao520
电源币:5 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:37
LV3
排长
顶起来!
2015/04/17 12:36:53
17
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

这段时间有点忙,更新的有点慢了

2015/04/17 12:40:12
18
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/17 12:51:08
19
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

半桥的2个MOSFET的失效现象

 

2015/04/17 12:51:42
20
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

第一个MOSFET

 

2015/04/17 12:52:44
21
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/04/17 17:44:49
22
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
高清大图解剖呀
~~
2015/04/17 20:12:07
23
gaohq
电源币:60 | 积分:5 主题帖:48 | 回复帖:446
LV8
师长

怎么开封的?

2015/04/18 13:19:52
27
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/18 13:17:01
24
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

第二个MOS管的失效情况

 

 

2015/04/18 13:18:14
25
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

2015/04/18 13:18:44
26
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
这个MOSFET栅极损坏教严重,栅极过压
2015/04/20 20:50:37
32
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/20 10:23:17
30
hostme
电源币:412 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:39
LV3
排长
专业生产半导体的?
2015/04/20 12:34:38
31
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

不是生产半导体的,草根用户而已

2015/04/22 10:47:17
33
szg001
电源币:115 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:124
LV5
营长
学下以下,希望有收益
2015/04/22 15:21:57
34
gaon
电源币:11696 | 积分:6 主题帖:13 | 回复帖:392
LV6
团长
失效分析做成这样,供应商压力巨大。
2015/04/22 22:07:48
35
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
2015/05/31 18:42:32
80
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
公司小,很多供应商都不屌我们,爱用不用。很被动
2015/04/28 21:39:20
39
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
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
2015/04/28 22:56:19
44
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
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
2015/04/28 23:00:11
46
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/04/28 23:10:55
47
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
买回来了我去围观一下
2015/04/29 07:15:17
50
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
好,欢迎围观,有需要测试的器件也可以帮忙测试
2015/05/01 23:26:07
59
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
好,你等着,坏管子我多着呢 
2015/05/08 21:32:59
62
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

打算买2台回来

2015/05/25 17:00:11
71
worldxp_1204
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵

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?

2015/05/25 21:37:48
72
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
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
2015/08/15 07:41:48
89
冰上鸭子
电源币:195 | 积分:0 主题帖:49 | 回复帖:1162
LV10
司令
芯片的晶包开裂是拆的时候裂的还是,使用前就裂的?
2015/08/15 08:47:14
91
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
新管子,没加散热器,调试中挂的
2015/08/15 07:43:08
90
冰上鸭子
电源币:195 | 积分:0 主题帖:49 | 回复帖:1162
LV10
司令
直觉告诉我,这管子可能是外力导致管子先前已经损坏
2015/04/28 07:45:24
36
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

 

 

 

2015/04/28 07:46:16
37
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

去除硅胶后,观察芯片失效点,表现如下:

 

2015/04/28 21:20:10
38
gaohq
电源币:60 | 积分:5 主题帖:48 | 回复帖:446
LV8
师长

等着继续

2015/04/30 18:34:22
55
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/28 21:42:28
40
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长

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

2015/04/28 22:48:40
41
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/28 23:15:16
49
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
这个过功率损坏看上去坏得很“温柔”,才那么一点黑点
2015/04/29 07:17:11
51
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/04/30 09:55:34
53
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
有保护也挂啊
2015/04/30 18:35:40
56
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/04/29 07:34:08
52
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

之前在钟工的帖子里请教过一个MOS的失效,相对温柔

http://www.dianyuan.com/bbs/1497430.html

 

 

 

2015/04/28 22:50:39
42
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

典型的二极管安全工作区曲线

 

 

2015/04/28 22:52:38
43
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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,

 

 

2015/04/28 22:57:41
45
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

给你看一下过流坏的二极管

1200V 200A的芯片

 

 

2015/04/28 23:13:11
48
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
过流这么厉害 
2015/04/30 18:50:05
57
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/05/01 23:25:04
58
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
尸体还在,还是不错了 
2015/05/02 08:01:07
60
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

已经面目全非了,一般都认不出来是什么型号了

2015/05/06 09:38:49
61
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
这么惨烈
2015/05/08 21:34:03
63
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
每天面对的都是这些
2015/06/04 22:34:28
87
fjl88ful
电源币:81 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:70
LV4
连长
这个是多大功率的模块,不便宜吧
2015/06/05 07:36:16
88
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
1700V 800A的模块,6000多
2018/01/23 10:21:53
95
kickdown
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:7
LV2
班长
不算太厉害,我们最严重一次是水冷系统没开,逻辑互锁又被人为短路了,把模块底板和水冷散热器外壳一次炸漏了,水哗哗的往下流……
2015/04/30 15:37:00
54
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:77 主题帖:203 | 回复帖:1424
LV10
司令

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


qrcode_for_gh_7646486264ed_258(1)

点击:


QQ截图20150602111238



该参赛作品编号为NO.24

2015/05/15 12:27:48
64
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

 

 

 

2015/05/15 12:29:00
65
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

慢慢的打开该光耦,一步一步分析失效位置

 

2015/05/15 12:30:10
66
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/05/15 12:30:51
67
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

继续解剖,直至露出芯片

 

 

2015/05/15 12:50:20
68
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

光耦接收光的位置

 

2015/05/15 12:51:24
69
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/05/15 12:52:02
70
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

光耦的内部电路框图如下

 

 

2015/05/25 21:40:00
73
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

 

2015/05/26 09:32:49
74
电源网-娜娜姐
电源币:457 | 积分:207 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令
图文并茂
2015/05/26 11:00:40
75
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:77 主题帖:203 | 回复帖:1424
LV10
司令
专程来点赞哒~
2015/05/28 16:14:18
76
namin
电源币:147 | 积分:0 主题帖:108 | 回复帖:247
LV7
旅长
娜娜你俩太顽皮了
2015/05/29 07:31:51
77
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
2015/05/30 09:18:13
79
maxiaohu
电源币:33 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:71
LV4
连长
楼主厉害,分析的很透彻,顶起。
2015/05/31 18:43:54
81
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
还请大家多指导指导
2018/01/23 15:32:23
97
weiyang_911
电源币:2 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:11
LV2
班长
学习下
2018/08/11 17:43:37
99
开关电源的菜鸟
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
大神交流,小弟就像看天书一样。
2015/05/29 07:46:58
78
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令

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

2015/05/31 22:30:01
82
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长

很到位!

牛逼

2015/06/01 07:45:32
83
小矿石
电源币:1046 | 积分:0 主题帖:66 | 回复帖:1078
LV10
司令
你可以再补充一些
2015/06/01 11:33:25
84
higel
电源币:724 | 积分:3 主题帖:24 | 回复帖:449
LV8
师长
你写了这么多,没得补充的了
2018/01/23 15:25:37
96
weiyang_911
电源币:2 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:11
LV2
班长
学习下
2015/06/04 06:43:57
85
lxd626794
电源币:9 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:21
LV3
排长
学习了。
2015/06/04 22:33:34
86
fjl88ful
电源币:81 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:70
LV4
连长
基本上和ST、英飞凌这些大公司的流程很接近了
2018/01/26 10:11:45
98
dog41
电源币:486 | 积分:0 主题帖:44 | 回复帖:229
LV6
团长
不错,很有意义
2016/02/15 15:36:35
92
高先森11
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:13
LV2
班长
学习学习
2016/02/20 17:46:47
93
timliu717
电源币:29 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:31
LV3
排长
2017/03/21 15:02:32
94
mht820413
电源币:9 | 积分:29 主题帖:7 | 回复帖:160
LV6
团长
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。
客服热线
服务时间:周一至周五9:00-18:00
微信关注
免费技术研讨会
获取一手干货分享

互联网违法不良信息举报

Reporting Internet Illegal and Bad Information
editor@netbroad.com
022-58392381