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1、1,可控硅失效模式及其如何预防,2,像其它功率元器件一样, 可控硅在可能会受到以下应力冲击：机械应力热应力电气应力如果超过元器件本身规格值后 会导致失效，一般来讲,可控硅失效会表现以下几种:第一阳极(A1)和第二阳极(A2)之间短路或开路;第一阳极(A1)和第二阳极(A2)之间出现半导通(对双向可控硅而言); 第一阳极(A1)和控制极(G)之间的短路或开路;第二阳极(A2)和控制极(G)之间的短路或开路;上述四种失效中, 第一和第二种失效是经常发生的!,失效模式,3,过大的机械应力可造成可控硅失效，在受到撞击或挤压后， 可控硅内部晶圆会因外力作用而导致变形， 甚至导致晶圆和散热器之间脱落，导致
2、散热不良而损坏。表现为半导通等。,机械应力,在过去做过失效分析数据中，大部分机械应力都来自制造过程中的打螺丝工艺，以下是ST公司推荐的螺批扭力：,4,在设计过程中如果可控硅表面或内部结点温度过高， 也会导致失效，原因是温度过高后，导致漏电流等参数急剧增加，使得可控硅控制极失去控制。表现为短路/开路或半导通；以下是基本的热应力计算：,TjmaxTa+PdRth(j-c)+Rth(c-h)+Rth(h-a) 或TjmaxTa+T(j-a),对于T1235H-6I产品而言， 它是高结温产品，与普通产品不同， 它的结温极限高达150,即使在元 器件表面温度达到120时， 它还 能正常工作。,热应力,5
3、,在电气设计中如果在可控硅两端施加了过高的电压和过大的电流或过高的di/dt，就有可能会导致失效。,在可控硅关断时，如果来自电网的电压（比如说打雷）超过可控硅可承受的耐压， 则晶圆的外层会被熔化。（参考右图一）表现为A1和A2之间短路或正反向耐压失效在可控硅开通瞬间（特别对于感性负载），如果尖峰电压过高，也会导致可控硅在金属层边缘上穿通，有时也会在角落上。见右图二：表现为A1和A2之间短路,图一,图二,电气应力（一）,6,在电气设计中如果在可控硅两端施加了 过大的瞬间电流，会导致晶圆严重损毁。 见右图三。 表现为A1和A2之间 或者A1和G之间或者A2和G之间短路 或开路。见右图三,电气应力（
4、二）,图三,在电气设计中如果在可控硅两端施加了 过高的di/dt，会导致靠近控制极的金属 层穿通，见右图四。 表现为A1和A2之间短路或正反向耐压失效。,图四,7,因过压而致， 应选耐压高的可控硅产品或在可控 硅A1和A2之间加压敏电阻。,因过高di/dt所致，应选耐di/dt高的可控硅 产品或在可控硅A1和A2之间加RC吸收网络。,预防,因过高瞬态电流所致，应选ITSM高的可控硅产品或施加保护电路，有分立元器件和IC两 种，目前ST也有推出类似产品，型号是STCC08（见附件一）,因机械应力所致，则应重新看下作业过程中螺批的扭力是否符合供应商推荐值（见第二页）。,因热应力所致， 责应重新计算散热器的面积和选择高结温产品。,8,附件一：STCC08,在家电行业中，为了安全起见，很多设计者在电路设计时都增加了各种保护，像负载过压，负载过流，可控硅半导通检测电路。为了迎合客户的这些要求，ST特推出了这种STCC08 IC，其简单介绍如下：,当STCC08检测到可控硅有开路 /短路/半 导通时，它会反馈给 MCU做出停止工作 响应，不 会因开路/短路/半导通使得产 品发生安全问题。,STCC08规格书，请双击：,更多介绍：,9,附件二：ST可控硅产品失效分析流程,
