失效原因分析

1.过热损坏

集电极电流过大引起的瞬时过热及其他原因，如散热不良导致的持续过热均会使IGBT损坏。如果器件持续短路，大电流产生的功耗将引起温升，由于芯片的热容量小，其温度迅速上升，若芯片温度超过硅本征温度（约250℃），器件将失去阻断能力，栅极控制就无法保护，从而导致IGBT失效。实际运行时，一般最高允许的工作温度为130℃左右。

2.超出关断安全工作区

超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏。擎住效应分静态擎住效应和动态擎住效应。

IGBT为PNPN四层结构，体内存在一个寄生晶闸管，在NPN晶体管的基极与发射极之间并有一个体区扩展电阻，P型体内的横向空穴电流在此扩展电阻上会产生一定的电压降，对NPN基极来说，相当于一个正向偏置电压。在规定的集电极电流范围内，这个正偏置电压不大，对NPN晶体管不起任何作用。

当集电极电流增大到一定程度时，该正向电压足以使NPN晶体管开通，进而使NPN和PNP晶体管处于饱和状态。于是，寄生晶闸管导通，门极失去控制作用形成自锁现象，这就是所谓的静态擎住效应。IGBT发生擎住效应后，集电极电流增大，产生过高功耗，导致器件失效。

动态擎住效应主要是在器件高速关断时电流下降太快，dv/dt很大，引起较大位移电流，流过扩展电阻，产生足以使NPN晶体管开通的正向偏置电压，造成寄生晶闸管自锁。

3.瞬态过电流

IGBT在运行过程中所承受的大幅值过电流除短路、直通等故障外，还有续流二极管的反向恢复电流、缓冲电容器的放电电流及噪声干扰造成的尖峰电流。这种瞬态过电流虽然持续时间较短，但如果不采取措施，将增加IGBT的负担，也可能会导致IGBT失效。

4.过电压

过电压会造成集电极-发射极间击穿，也会造成栅极-发射极间击穿。