元器件
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如何一分钟找出“损坏元器件”？？？
电气控制类 灌篮高手 2016-07-15 10:07 发表了文章
电子元器件损坏之后的故障现象都是有规律可循的,所以知道现象规律即可快速找出损坏元器件。
1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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电子元器件损坏之后的故障现象都是有规律可循的,所以知道现象规律即可快速找出损坏元器件。
1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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对损坏器件做失效分析的一种简单方法
电气控制类 葫芦娃 2016-07-08 16:55 发表了文章
电路板工作中不可能不发生芯片或半导体器件的损坏，损坏后，要想从器件的尸体上发现其死因，并能知晓导致其死伤的应力和作用路径，自然就可以很容易的找到以后预防此类问题的解决方案。
但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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电路板工作中不可能不发生芯片或半导体器件的损坏，损坏后，要想从器件的尸体上发现其死因，并能知晓导致其死伤的应力和作用路径，自然就可以很容易的找到以后预防此类问题的解决方案。
但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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如何一分钟找出“损坏元器件”？？？
电气控制类 灌篮高手 2016-07-15 10:07 发表了文章
电子元器件损坏之后的故障现象都是有规律可循的,所以知道现象规律即可快速找出损坏元器件。
1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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电子元器件损坏之后的故障现象都是有规律可循的,所以知道现象规律即可快速找出损坏元器件。
1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。
线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大，故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现：一是完全失去容量或容量变小；二是轻微或严重漏电；三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有：
（1）看：有的电容损坏时会漏液，电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍，这种电容绝对不能再用；有的电容损坏后会鼓起，这种电容也不能继续使用；
（2）摸：开机后有些漏电严重的电解电容会发热，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换；
（3）电解电容内部有电解液，长时间烘烤会使电解液变干，导致电容量减小，所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。
3.二、三极管等半导体器件损坏的特点
二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路，其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现：一是热稳定性变差，表现为开机时正常，工作一段时间后，发生软击穿；另一种是PN结的特性变差，用万用表R×1k测 ，各PN结均正常，但上机后不能正常工作，如果用R×10或R×1低量程档测，就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量，较准确的方法是：将万用表置R×10或R×1档（一般用R×10档，不明显时再用R×1档）在路测二、三极管的PN结正、反向电阻，如果正向电阻不太大（相对正常值），反向电阻足够大（相对正向值），表明该PN结正常，反之就值得怀疑，需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上，用万用表低阻值档在路测量，可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构复杂，功能很多，任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种：彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时，可将其拆下，与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻，总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的，可以在设备工作时，用无水酒精冷却被怀疑的集成电路，如果故障发生时间推迟或不再发生故障，即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。
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对损坏器件做失效分析的一种简单方法
电气控制类 葫芦娃 2016-07-08 16:55 发表了文章
电路板工作中不可能不发生芯片或半导体器件的损坏，损坏后，要想从器件的尸体上发现其死因，并能知晓导致其死伤的应力和作用路径，自然就可以很容易的找到以后预防此类问题的解决方案。
但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
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电路板工作中不可能不发生芯片或半导体器件的损坏，损坏后，要想从器件的尸体上发现其死因，并能知晓导致其死伤的应力和作用路径，自然就可以很容易的找到以后预防此类问题的解决方案。
但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
来源：网络
但这一切的难点就是如何分析出器件的死因。这里介绍一种无损探伤的测试路径和分析方法——IV曲线测试与分析。
对器件失效分析的步骤做一个活动分解，可以分解成四步：
1、具体哪个管脚坏了？
2、坏的管脚坏到了什么程度？
3、是什么应力导致的损坏？
4、怎么解决或预防？
通过IV曲线分析，可以轻松地完成第1、2条，第3条需要那么一丢丢经验和逻辑推理能力，但稍加研究即可掌握，前3条解决了之后，至于第4条嘛，对于设计师来说，简直就是瓜熟蒂落、水到渠成的事了。
下面以某大型厨电单位所提供的一个IGBT的失效分析案例为例子来分析说明。
这种测试方法是对比测试，就是必须得有一个同厂家的好的器件，再有故障器件，两个进行曲线对比。于是，在该客户单位与我联系的时候，我让他们先提供了一个好的IGBT，厂家也特大方，同时还寄来了一兜子20多个故障片，然后我下载了该器件的datasheet，如下图的“IGBT内部结构图”。然后做对比测试，如下图中的曲线，蓝色线是完好器件的IV曲线，红色线是故障器件的曲线，两相对照，差异立现。哪个管脚坏，坏到了什么程度的问题以一种很显性直观的方式呈现在眼前呢。然后就是第三步做分析了。
IGBT的pin1是栅极，栅极是绝缘栅，顾名思义，它与其它管脚是绝缘的，通过绝缘栅的电压控制CE之间的电流，可以理解为是一个压控电流通路。因此，gc之间应该是断开的额，ge之间也是断开的，由IV曲线测试结果，Pin1-Pin2与Pin1-Pin3里的蓝线很明白的说明了这点，只有电压没有电流与横轴重合的那条线不就是表明是断开的意思嘛。但是红色的线呢（故障器件的曲线），明显不一样，而且成一条过圆心的斜直线，这是典型的电阻特性曲线，说明坏IGBT的gc、ge端表现为小电阻特性。而且，斜率越大，说明电阻越小（这一条后面有用）。
Pin2-Pin3之间表现为二极管的转折特性，这里没有反向击穿的曲线部分，是因为我们的测试是为了发现问题，而不是为了做破坏性试验制造问题，所以反向电压没加到能反向击穿PN结的程度。而且，在g极未加电的情况下，ce通路里的集电极发射极通路也不会导通，只剩下了ce通路上的二极管特性。
但是坏的IGBT呢，ce端也表现了小电阻特性（pin2-Pin3、Pin3-Pin2的红色曲线），而且注意一个细节，这个pin2-pin3斜线的斜率与Pin1-pin2的红线斜率相比，明显要大，那就是说，其电阻值Rce一定小于Rcg，那就说明Rce不是只由Rcg+Rge叠加形成过的，应该在Rce通路上还有个小电阻特性。如下图中的红线示意图。
这种损伤一般是电压损伤。电流损伤是热损伤，有烧的痕迹和味道，而且在这么小电阻的情况下一般是开路；如果是机械损伤，一般是断裂，也表现为开路。这部分就是经验总结出来的了。
继续往下求索，那是哪里来的高电压呢，而且是电流又不是持续性很大的那种电压，要是持续性电流也较大，就是烧的损伤了。所以确定为是瞬间高压。作为功率开关类器件，三个管脚之间都有这么严重的损伤，一般不太可能是ESD导致的，极大可能是瞬间尖峰。
能在电路里产生瞬间尖峰电压的一般是两种情况：1、器件管脚接触线上有接插件松动，时松时紧，产生生瞬间通断的打火高压；2、开关通路上有感性器件，电感在导通、断开瞬间，会有反向电动势，其大小为L*di/dt，现在的控制电路，栅极控制信号的上升沿、下降沿都很陡，基本都在μs、ns级，一个很小的时间做分母，算出来的结果小不了，但因为每次时间都很短，电流时间很短，不足以积累太多的电流热量，所以不会发生烧毁。
拿到客户提供的电路图，该IGBT连接了电机的线圈，该线圈表现为感抗特性，开关电源的源边线圈与开关管的连接方法与此也类似。在g级下降沿的时候，原来线圈上有电流i在流过，突然关断瞬间，i会急剧减小，电感察觉到i有变小的趋势，就会产生反向电动势，将线圈里积聚的能量释放出来，此时其类似于电池，但也只是一瞬间而已。反向电动势的方向，电感线圈下为+，上为-，大小Ldi/dt，dt大小即为控制信号下降沿ts，这一刻，Vce=U+L*di/dt，但这个电压也就是短短一瞬，毛刺式的尖锋电压。用带宽比较低的示波器都未必测得出来。就如被针刺，一次两次，多扎几次后，就如皮肤一样，虽然没有特明显的大血窟窿，但一堆针眼下的PN结也就成了小电阻特性。Vce电压较高，cg、ge之间也会有结电容，Vce的电压被cg、ge电容分压后，Vcg的电压击穿绝缘栅的结电容，也会形成小电阻特性。
来源：网络