从安全工作区探讨IGBT的失效机理
IGBT失效分析与应对
IGBT失效分析与应对IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率器件，常用于高压、大电流的应用中。
在使用过程中，可能会出现IGBT失效的情况，需要及时分析原因并采取应对措施。
1.过流：IGBT在工作时承受的电流超过了其额定值，会导致过热失效。
2.过压：过高的电压会导致IGBT击穿，发生瞬态过电流，进而导致失效。
3.温度过高：IGBT在工作时会产生热量，如果散热不良，导致温度过高，会加速器件老化，从而失效。
4.瞬态过电压：IGBT在开关状态切换时会产生瞬态过电压，如果保护措施不足，会导致器件失效。
应对IGBT失效的方法主要有以下几个方面：1.选用适当的IGBT：根据具体的应用场景要求，选择适合的IGBT，能够承受所需的电流和电压。
2.合理设计驱动电路：驱动电路的设计要合理，保证IGBT在开关状态切换时的瞬态过电压得到有效的抑制。
3.加强散热措施：采用散热片、风扇等散热装置，保证IGBT的工作温度不超过额定温度。
4.过电流保护：在电路中添加过电流保护装置，当电流超过预设值时，及时切断电路，保护IGBT不受过流损伤。
5.过压保护：在电路中添加过压保护装置，当电压超过预设值时，及时切断电路，保护IGBT不受过压损伤。
6.减少开关频率：降低IGBT的开关频率，减少器件的工作压力，延长器件的使用寿命。
7.充分测试和检测：在使用IGBT之前，应进行充分的测试和检测，保证器件品质合格。
8.定期维护与检查：定期对IGBT进行检查和维护，包括散热装置的清洁、连接端子的紧固等。
总之，IGBT是一种高性能功率器件，在使用中需要注意合理选择和设计，加强保护措施，定期进行维护和检查，以延长器件的使用寿命，确保系统的可靠性和稳定性。
IGBT的失效原理及失效时参数变化规律
IGBT 失效机理分析及参数变化1 过电压失效1．1栅极过压IGBT 的栅极-发射极驱动电压G E U 的保证值为正负20v ，如果在它栅极和发射极之间加上超过保证值的电压，则可能损坏IGBT ，另外，如IGBT 的栅极与发射极间开路，而在其集电极与发射极之间加上电压，则随着集电极电极电位的变化，由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在栅极电位升高，集电极-发射极有电流流过。
这时如集电极和发射极间处于高压状态，可能会使IGBT 发热甚至损坏。
1． 2 集电极-发射极过电压IGBT 集电极-发射极过电压的产生主要有两种情况：一是施加到IGBT 的集电极-发射极间的直流电压过高，另一种是集电极-发射极间的浪涌电压过高。
所以实际使用过程要综合考虑。
1．3 杂散电感过电压因为电路中杂散电感的存在，而IGBT 的开关频率较高，当IGBT 关断时与开通时，就会产生很大的电压/L d i d t ，威胁到IGBT 的安全如图1-1所示出了IGBT 的杂散电感和杂散电容。
IGBT 的外部电感L 主要是指IGBT 直流侧电感，可算得L 对加在IGBT 集射电压的影响为：C E S P d d i U L U d t =+IGBT 杂散电感和杂散电容的示意图其中d U 为直流电压电容，di/dt 为IGBT 的电流变化率。
杂散电感L 产生的电压叠加在d U 上，IGBT 内部是集成电路芯片，耐压能力非常有限，如L 产生的电压较大，超出IGBT 的集电极-发射极间耐压值C E S U ，产生的过电压能轻易地将IGBT 击穿。
图1-2为IGBT 的过电压波形示意图。
IGBT 过电压示意图形IGBT 在关断时，由于电路中存在电感，关断瞬间产生尖峰电压，假如电压超过额器件的最高的峰值电压，将可能造成IGBT 击穿。
2 静电损伤严格来说，器件静电损伤也属于过电压应力损伤，静电型过电应力的特点是：电压较高，能力较小，瞬间电流较大，但持续的时间极短，与一般的过电应力相比，静电型损伤经常发生在器件运输、传送、安装等非加电过程，它对器件的损伤过程是不知不觉的，危害性很大。
浅谈IGBT失效分析
浅谈 IGBT失效分析摘要：绝缘栅双极晶体管(IGBT)是由功率MOSFET和双极晶体管(BJT)复合而成的一种新型的电力半导体器件，它集两者的优点于一体，具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、速度快及工作频率高等特点，成为目前最有应用前景的电力半导体器件之一。
在轨道交通、航空航天、新能源、智能电网、智能家电这些朝阳产业中，IGBT作为自动控制和功率变换的关键核心部件，是必不可少的功率“核芯”。
采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率，提升用电质量，实现节能效果，在绿色经济中发挥着无可替代的作用。
关键词：IGBT；电力半导体；频率；功率本文研究大功率交流传动电力机车技术平台及大功率交流传动内燃机车技术平台，参考了国内外文献，通过对试验和应用数据的搜集、统计、整理，发现了一些典型的IGBT模块失效案例，并对其进行了失效特征分析，具体如下：1 过压失效1.1集-射极过压失效失效位置发生在有源区的边缘处，如图1(a)所示。
可见，芯片表面靠近内侧保护环处有小面积轻微烧损。
发生失效的条件：一是芯片击穿电压不满足要求，或者芯片的击穿电压发生退化;二是IGBT工作时发生异常，导致芯片承受的电压超过其可以承受的额定击穿电压。
1.2栅-射极过压失效失效位置发生在栅极与发射极隔离区，如图1(b)所示。
失效特征表现为芯片表面栅极与发射极隔离区上有熔点。
发生失效的条件：一是芯片栅极氧化层质量差，耐压不满足要求，或者芯片的栅极氧化层耐压发生退化;二是工况导致栅极过电压或电路产生栅极震荡。
2 过流失效2.1短路失效失效位置发生在IGBT有源区(不含栅极)，如图2所示。
失效表现为模块中多个IGBT 芯片同时严重烧毁。
发生失效的条件：一是芯片短路安全工作区不能满足系统设计要求，或者短路安全工作区发生退化;二是工况发生异常，IGBT回路出现短路且IGBT未能及时被保护;三是半桥臂出现短路(IGBT或续流二极管)，导致另一半桥臂IGBT被短路，发生短路失效;四是工作环境温度升高，导致芯片结温升高，短路安全工作区范围变小;五是控制信号问题，导致IGBT误开关，引起(桥臂)短路失效。
IGBT的失效原理及失效时参数变化规律
IGBT 失效机理分析及参数变化1 过电压失效1．1栅极过压IGBT 的栅极-发射极驱动电压G E U 的保证值为正负20v ，如果在它栅极和发射极之间加上超过保证值的电压，则可能损坏IGBT ，另外，如IGBT 的栅极与发射极间开路，而在其集电极与发射极之间加上电压，则随着集电极电极电位的变化，由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在栅极电位升高，集电极-发射极有电流流过。
这时如集电极和发射极间处于高压状态，可能会使IGBT 发热甚至损坏。
1． 2 集电极-发射极过电压IGBT 集电极-发射极过电压的产生主要有两种情况：一是施加到IGBT 的集电极-发射极间的直流电压过高，另一种是集电极-发射极间的浪涌电压过高。
所以实际使用过程要综合考虑。
1．3 杂散电感过电压因为电路中杂散电感的存在，而IGBT 的开关频率较高，当IGBT 关断时与开通时，就会产生很大的电压/L d i d t ，威胁到IGBT 的安全如图1-1所示出了IGBT 的杂散电感和杂散电容。
IGBT 的外部电感L 主要是指IGBT 直流侧电感，可算得L 对加在IGBT 集射电压的影响为：C E S P d d i U L U d t =+IGBT 杂散电感和杂散电容的示意图其中d U 为直流电压电容，di/dt 为IGBT 的电流变化率。
杂散电感L 产生的电压叠加在d U 上，IGBT 内部是集成电路芯片，耐压能力非常有限，如L 产生的电压较大，超出IGBT 的集电极-发射极间耐压值C E S U ，产生的过电压能轻易地将IGBT 击穿。
图1-2为IGBT 的过电压波形示意图。
IGBT 过电压示意图形IGBT 在关断时，由于电路中存在电感，关断瞬间产生尖峰电压，假如电压超过额器件的最高的峰值电压，将可能造成IGBT 击穿。
2 静电损伤严格来说，器件静电损伤也属于过电压应力损伤，静电型过电应力的特点是：电压较高，能力较小，瞬间电流较大，但持续的时间极短，与一般的过电应力相比，静电型损伤经常发生在器件运输、传送、安装等非加电过程，它对器件的损伤过程是不知不觉的，危害性很大。
IGBT失效分析
IGBT失效分析IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种重要的功率半导体器件，具有高性能和高集成度的特点，并广泛应用在电力电子设备中。
然而，由于IGBT长期工作在高温、高电压、高电流的环境下，容易出现失效的情况。
本文将对IGBT失效进行分析，重点从热失效、电压失效和电流失效三个方面进行论述。
首先，热失效是IGBT常见的失效形式之一、由于IGBT在工作过程中会产生大量的热量，如果散热不良或者长时间高温工作，会导致IGBT内部温度过高，从而造成失效。
常见的热失效原因包括过大的功率损耗、散热不良以及热应力等。
功率损耗过大会导致IGBT内部温度升高，从而热失效。
散热不良是指IGBT无法将产生的热量迅速散发出去，造成内部温度过高。
热应力则是指IGBT长时间在高温环境下工作，导致器件老化，最终失效。
其次，电压失效是指IGBT承受电压超过其额定值而失效的情况。
IGBT的电压承受能力受到其结构设计和材料特性的限制，如果工作电压超过了其额定值，会导致击穿、损伤甚至烧毁。
常见的电压失效原因包括过高的工作电压、过高的尖顶电压以及过高的幅值电压等。
过高的工作电压意味着IGBT需要承受更高的电场强度，容易导致击穿。
过高的尖顶电压和幅值电压则是指在电压波形上出现过高的尖顶值或幅值，会导致电压应力集中，容易造成失效。
最后，电流失效是指IGBT承受电流超过其额定值而失效的情况。
IGBT的电流承受能力受到其电流密度和结构设计的限制，如果工作电流超过了其额定值，会导致过载、击穿甚至烧毁。
常见的电流失效原因包括过高的工作电流、过高的尖顶电流以及过高的幅值电流等。
过高的工作电流意味着IGBT需要承受更高的电流密度，容易导致击穿。
过高的尖顶电流和幅值电流则是指在电流波形上出现过高的尖顶值或幅值，会导致电流应力集中，容易造成失效。
综上所述，IGBT的失效主要包括热失效、电压失效和电流失效。
热失效是由于功率损耗过大、散热不良或者长时间高温工作而导致的，电压失效是由于工作电压超过额定值而导致的，电流失效是由于工作电流超过额定值而导致的。
IGBT的损害原因和对策
摘要：在分析了IGBT 驱动条件的基础上介绍了几种常见的 IGBT 驱动电路，并给出了各自的优缺点。给出了自行设计的一种简单、实用的新型IGBT 驱动电路。经实践表明，该电路经济、实用、安全、可靠，同时具有IGBT 过电流保护功能，具有很好的应用前景。
1 引言
绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT。也称绝缘门极晶体管。由于IGBT 内具有寄生晶闸管，所以也可称作为绝缘门极晶闸管，它是八十年代中期发展起来的一种新型复合器件。由于它将MOSFET 和GTR 的优点集于一身，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又有通态电压低耐压高的优点，因此发展很快，倍受欢迎，在电机驱动、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT有取代MOSFET和GTR 的趋势。但在IGBT 实际应用中一个要重点考虑的问题是其栅极驱动电路设计的合理与否，在此我们自行设计了一种简单尔实用的驱动电路，并取得了很好的效果。
2 IGBT 的驱动条件
IGBT 的驱动条件与它的静态和动态特性密切相关。栅极的正偏压+VGE、负偏压-VGE 和栅极电阻RG 的大小，对IGBT 的通态电压、开关时间、开关损耗、承受短路能力以及dVCE/dt等参数都有不同程度的影响。门极驱动条件与器件特性的关系如表1 所示。
IR公司推荐短路方法是:首先检测通态压降Uce,如果超过设定值,保护电路把电压降为8V,于是IGBT由饱和状态转入放大区,通态电阻增大,短路电流下降,经过4us连续检测通态压降UCE．如果正常,将驱动电压恢复正常;如果未恢复,将驱动信号关闭,使集电极电流变为0．这样实现短路电流软关断,可以避免快速关断造成过大的di/dt损坏器件!
IGBT功率模块封装失效机理及监测方法综述
IGBT功率模块封装失效机理及监测方法综述IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）功率模块是一种集成了功率MOSFET和双极晶体管结构的半导体器件，广泛应用于高功率和高频率开关电源和电力电子应用中。
IGBT功率模块的性能和可靠性对电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。
然而，由于工作环境的恶劣以及运行的高电流和高温度等因素，IGBT功率模块容易出现封装失效，影响其性能和寿命。
1.焊接疲劳：由于功率模块在工作过程中会不可避免地受到温度循环的作用，焊接接点易受到热应力的影响，导致焊接疲劳和裂纹的产生，从而引起焊点脱落和模块间隙增大。
2.焊接接触不良：焊接接点的不良接触会导致接触电阻升高，并在高功率运行时产生局部过热，导致接触界面松动，增加电阻和损耗。
3.热膨胀不匹配：由于功率模块中不同材料的热膨胀系数不同，工作过程中温度变化引起的热膨胀不匹配会导致模块内部应力的积累，从而损坏封装材料。
4.熔敷金属扩散：在高温环境下，熔敷金属会发生扩散，导致金属间的相互渗透和细化，降低导电和导热性能。
为了监测和评估IGBT功率模块的封装失效，可采用以下方法：1.热循环试验：通过将功率模块置于高温和低温交替的环境中，模拟实际工作条件下的热循环，以评估模块封装对温度变化的适应性和寿命。
2.压力测试：通过施加一定的机械压力，并在高温、高湿环境下测试，检测模块封装是否存在裂纹、脱落等问题，评估其可靠性。
3.红外热像仪：使用红外热像仪可以检测模块工作过程中的温度分布和局部过热现象，及时发现模块的温度异常情况。
4.电流监测：通过在模块输入和输出端接入电流传感器，实时监测电流波形和变化，以判断IGBT功率模块的工作状态和性能。
5.静电放电检测：静电放电是导致功率模块损坏的重要因素之一，可使用相关设备对模块进行静电放电测试，评估其抗静电能力。
综上所述，IGBT功率模块封装失效机理主要包括焊接疲劳、焊接接触不良、热膨胀不匹配和熔敷金属扩散等问题。
逆变器中的IGBT失效原因
逆变器中的IGBT失效原因引起IGBT失效的原因1、过热容易损坏集电极,电流过大引起的瞬时过热及其主要原因,是因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，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。
实际应用时，一般最高允许的工作温度为125℃左右。
2、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PNPN4层结构，因体内存在一个寄生晶闸管，当集电极电流增大到一定程度时，则能使寄生晶闸管导通，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，dvCE/dt很大，引起较大位移电流，也能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、过电压造成集电极发射极击穿或造成栅极发射极击穿。
IGBT保护方法当过流情况出现时，IGBT必须维持在短路安全工作区内。
IGBT承受短路的时间与电源电压、栅极驱动电压以及结温有密切关系。
为了防止由于短路故障造成IGBT损坏，必须有完善的检测与保护环节。
一般的检测方法分为电流传感器和IGBT欠饱和式保护。
1、立即关断驱动信号在逆变电源的负载过大或输出短路的情况下，通过逆变桥输入直流母线上的电流传感器进行检测。
当检测电流值超过设定的阈值时，保护动作封锁所有桥臂的驱动信号。
这种保护方法最直接，但吸收电路和箝位电路必须经特别设计，使其适用于短路情况。
这种方法的缺点是会造成IGBT关断时承受应力过大，特别是在关断感性超大电流时，必须注意擎住效应。
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从安全工作区探讨IGBT的失效机理摘要：本文阐述了各安全工作区的物理概念和超安全工作区工作的失效机理。
讨论了短路持续时间Tsc和栅压Vg、集电极—发射极导通电压Vce(on)及短路电流Isc的关系。
1、引言半导体功率器件失效的原因多种多样。
换效后进行换效分析也是十分困难和复杂的。
其中失效的主要原因之一是超出安全工作区（Safe Operating Area简称SOA）使用引起的。
因此全面了解SOA，并在使用中将IGBT的最大直流电流IC和集电极—发射极电压Vce控制在SOA之内是十分重要的。
SOA分为正偏安全工作区（FBSOA）、反偏安全工作区（RBSOA）、开关安全工作区（SSOA）和短路安全工作区（SCSOA）。
2、各安全工作区的物理概念IGBT的SOA表明其承受高压大电流的能力，是可靠性的重要标志。
2.1正偏安全工作区（FBSOA）FBSO是处于Vge>阈值电压Vth的输出特性曲线的有源区之内，如图1所示。
图1中ABCDO 所包围的区域为直流安全工作区。
AB段为tc=80℃限制的最大直流电流Ic。
B点对应的IC 和Vce的乘积等于最大耗散功率Pcm。
BC段为等功耗线。
CD段为二次击穿限制的安全工作区的边界，此段不是等功耗。
随着Vce的增加功耗下降，Vce越高功耗越低。
这说明高电压强电场状态更容易出现失效。
由图1可见，随着脉冲宽度减小SOA扩大。
这里要说明的是手册给的FBSOA，除DCSOA 之外。
一定脉冲宽度下的脉冲SOA，均是单脉冲安全工作区。
而且FBSOA只考虑导通损耗，不包括开关损耗。
所以FBSOA只适用功率放大器的A类、B类及短路工作没有开关损耗的工作状态。
对于一定脉宽和占空比的连续工作，其安全工作区应使用瞬态热阻曲线的计算来确定。
2.2反偏安全工作区（RBSOA）RBSOA是表明在箝位电感负载时，在额定电压下关断最大箝位电感电流Ilm的能力。
Ilm 一般是最大DC额定电流的两倍，而额定电压接近反向击穿电压。
PT型IGBT和NPT型IGBT 的反偏安全工作区略有不同。
PT型IGBT的RBSOA是梯形SOA，NPT型IGBT的RBSO是矩形SOA。
如图2所示。
可见NPT型IGBT。
在额定电压下关断箝位电感电流的能力强于PT型IGBT。
因此，PT型IGBT不适用于电感负载电路和马达驱动等电路，而且短路持续时间TSC较短，一般不给出短路安全工作区。
所以，NPT型IGBT的可靠性高于PT型IGBT。
2.3开关安全工作区（SSOA）开关字全工作区如图3所示。
由图2和图3可见，SSOA和RBSOA相似，都是矩形的。
所不同的是RBSOA只考虑关断时承受高电压大电感电流的能力。
SSOA不仅考虑关断状态，同时也考虑开启瞬间。
所以SSOA兼顾FBSOA和RBSOA两种状态的考虑。
另外，纵坐标的电流，RBSOA是Iim ；而SSOA是最大脉冲电流Icm。
一个是最大箝位电感电流，一个是最大脉冲电流。
而且两者在手册中给出的数值又是相等的。
现在有的公司只给出SSOA，不再给出FBSOA和RBSOA。
在IGBT开启时，往往是Vce没有降下来，Ic就达到负载电流Il。
在有续流作用时还要达到Ic +Ir r m。
Ir r m为续流二极管的最大反向恢复电流，因此导通过程也存在高压大电流状态。
2.4短路安全工作区（SCSOA）SCSOA是IGBT C—E间处于高压(额定反向电压)下，G—E间突然加上过高的栅压Vg，过高Vg和高垮导的作用出现短路状态，其短路电流ISC可高达10倍的额定电流IC。
这和SSOA的开通状态比较相似，但ISC>Icm。
在整个短路时间Tsc中，IGBT始终处于导通状态。
在此状态下IGBT的耗能在四种安全工作区最大，出现失效的几率也最高。
SCSOA如图4所示。
3、超SOA的失效机理安全工作区，顾各思义工作在SOA内是安全的，超出将是不安全的，或引起失效。
由于四种安全工作区的偏置状态不同，超出SOA的失效机理也是不同的。
FBSOA、SCSOA和SSOA 的开启状态均为正偏，而RBSOA为反偏。
众所周知，IGBT失效的主要原因是寄生SCR的锁定（Latch-up）和超结温tj工作出现的烧毁。
（1）RBSOA的失效：在额定电压下关断箝位电感电流Ilm时，由于关断来自IGBT发射极的沟道电子电流，寄生PNP管发射极注入到高阻漂移区（PNP管的是基区）的少子空穴一部经过PNP管的基区从IGBT的发射极流出。
当该空穴电流Ih在NPN管的基区电阻R b上压降Ih·R≥0.7V时，NPN管导通，其共基极放大系数αnpn迅速增大。
同时由于PNP管的集电极处于高压，集电结耗尽层宽度（Xm）很宽，使PNP管的有效基区Wb变窄，αpnp也增大。
当αnpn+αpnp1时出现动态锁定而烧毁。
因此直角安全区是IGBT可靠性的重要标志。
由图2可见NPT型IGBT具有直角SOA，而PT型IGBT是梯形安全工作区。
这说明PT型IGBT 在额定电压下关断的箝位电感电流Ilm比NPT型IGBT要小。
其抗高压大电流冲击能力和短路能力都不如NPT型IGBT。
对于SSOA的关断失效机理和RBSOA的失效是相同的。
对于FBSOA、SCSOA和SSOA的开启状态，三者都工作在有源区的高压大电流状态，因为处于正偏而瞬间电流为DC额定电流的2-10倍。
IGBT中寄生的NPN管和PNP管的αnpn和α pnp均随工作电流的增加而增大。
当α npn+αpnp1时出现静态锁定烧毁。
（2）SCSOA的失效：由于短路电流ISC可能高达10倍于直流额定电流，在短路时间TSC 内产生的焦耳热过量，来不及消散而产生热烧毁。
例如：100A 1200V的NPN型IGBT，当TSC=10μs时产生的能量：ESC=Vce·Ic·Tsc=12焦耳。
该能量产生在P阱PN结耗尽层X m中，耗尽层中的电场ε=1200V/Xm。
这时，Xm （1200V）约为200μm，所以ε=6×104V/cm。
定义εm≥3×104V/cm为强电场，现在，ε>εm电子在强电场下的漂移速度达到饱和。
饱和的原因是强电场下光学波声子散射，通过光学波声子散射将外电场的能量传递给遭散射的晶格。
量子物理提出一个基本事实：“尽管在固体里面电子是在密集的原子之间高速运动，只要这些原子按严格的周期性排列，电子的高速运动并不遭受散射”。
Si单晶片和外延片中的缺陷就是晶格周期排列的破坏。
缺陷密度大的部位散射截面就大，这时，从外电场接受的能量就多，该部位晶格振动就剧烈，使晶格温度t1升高。
当t1大于硅的熔点(1415℃)时，出现Si熔洞而烧毁。
这就是为什么烧毁的器件解剖后均发现Si熔洞的原因。
这里我们从超出SCSOA的应用为例对烧毁机理做了上述分析。
对于超出SCSOA的应用为例对烧毁机理做了上述分析。
对于超出FBSOA、SSOA和RBSOA一样，只要偏置电压和偏置电压对应的耗尽层宽度Xm之比大于3×104V/cm，均可能产生上述烧毁。
解剖发现Si熔洞的面积A si约100μm2~1mm2。
晶格温度为：T1=Ic·Vce·Tsc/Dsi ·Csii·Asi·X m（1）式中Dsi和Csi分别为Si比重和热比。
Csi=0.7焦耳/克℃，Dsi=2.328克/cm3。
我们假设在10μs的短路时间内产生能量的10%让强散射区吸收，并取Asi=1mm2，将相关数据代入（1）式得：t1=3600℃。
该温度已大大超过Si的熔点1415℃，难怪烧毁后的Si片出现熔洞。
4、短路持续时间Tsc和栅压Vg、集电极—发射极导通电压Vce(on)越大Tsc的关系图5表示Tsc ~Vce (on)的关系曲线，可见集电极—发射极导通电压Vce（on）越大Tsc 越长。
图6表示Vg和Isc、Tssc的关系，由图6可见随着Vg的增加Tsc下降而Isc上升。
从目前IGBT生产中所用Si材料来讲，有外延材料和高阻单晶材料两种。
用外延材料生产的IGBT在高压击穿时耗尽层穿通高阻移区而称为PT—IGBT。
用高阻单晶片生产的IGBT，由于高阻漂移区较厚，高压击穿时不被穿通而称为NPT—IGBT。
从沟道来分有平面栅和沟槽两类。
PT-IGBT又分为PT、SPT（软穿通）和FS（场中止）IGBT。
PT、SPT和FS-IGBT都有缓冲层，FS实际也是缓冲层，其结内电场为梯形分布。
PT、SPT和FSIGBT可以做成平面栅，也可以做成沟槽栅。
沟槽栅具有更低的导通压降Vce(on)。
外延PT—IGBT的最高击穿电压为1200V。
1700V以上的IGBT多用于高阻单晶材料，其结构为NPT结构。
NPT—IGBT可做成平面栅，也可做成沟槽栅。
加缓冲层的NPT结构又称FS—IGBT。
从短路能力来讲，外延片产生的PT、SPT或FS—IGBT，手册中均没给出SCSOA。
不能满足Isc/Ic=103Vg≥15V，在额定电压下Tsc达不到10μs。
此结构的IGBT的Vce(on)为负温度系数，不适于并联使用，适于开关电源电路。
不适于有短路要求的马达驱动电路和电压型逆变电路。
用高阻单晶Si生产的NPN—IGBT和沟槽栅场终止IGBT都给出了短路额定值SCSOA。
在Tsc≤10μs，NPT—IGBT在额定电压下Isc/Ic=10，沟槽栅场终止IGBT Tsc≤10μs 时，Isc/Ic=4。
Tsc除了和结构有关外，尚和IGBT自身的垮导gm以及使用的Vg有关。
在Vg一定的情况下，Gm越大Isc越高而Tsc越短。
在不影响导通损耗的情况下，适当降低Vg 使其不要进入深饱和区，可降低Isc和增加Tsc。
Tsc越长过流保护电路的设计越容易满足。
5、几个问题的讨论5.1 如何*价IGBT的短路能力短路安全工作区实际是脉冲宽度为Tsc的单脉冲工作状态。
单脉冲下的耗散功率为Psc= t j –t c/Z th (T sc) （2）式中t j和t c分别为结温和壳温，Z th (T sc)为脉宽下Tsc的单脉冲瞬态热阻。
短路时：Psc = Vce·Isc代入（2）式得Isc = t j –t c/Z th (T sc)·Vce（3）或 Z th (T sc) = t j –t c/Vce ·Isc（4）图7是100A/1200V NPT—IGBT的瞬态热阻曲线。
当已知Tsc时，可求出脉宽为Tsc时的Z thjc。
这时，t j应为150℃，t c=80℃，代入（3）式可求短路时间下的。
由（4）式可求出Vce和Ise下的Z th (T sc)。
由可用图7查找脉动冲宽度Tsc。
例如：Tsc=10μ，Vce=1200V，t j =150℃和t c =80℃时求可承受的短路Ise。