快恢復(fù)二極管過熱失效的原理是什么

過熱失效是指快恢復(fù)二極管工作時(shí)造成的功率消耗增加，超過了器件所允許的最高結(jié)溫 Tjm，造成器件的熱擊穿。過熱破壞與裝置的工作溫度有關(guān)，一般采用本征溫度 Tint來預(yù)測器件在溫度上升時(shí)的破壞機(jī)制。當(dāng)溫度升高時(shí)，載流子濃度 ni (T)等于襯底摻雜濃度 ND的溫度。隨著溫度的升高，載體濃度呈指數(shù)級增加。Tint與摻雜濃度有關(guān)，而普通的高壓設(shè)備 Tint要遠(yuǎn)低于低壓裝置。因?yàn)椴牧?、工藝等因素的影響，器?Tjm一般比 Tint小得多。

因?yàn)閷?shí)際器件并不在熱平衡狀態(tài)下工作，因此也需要考慮器件工作方式與溫度的關(guān)系。例如，在逆變器中，通過電流傳導(dǎo)所產(chǎn)生的功率消耗，截止?fàn)顟B(tài)是由漏電電流引起的，而在逆向恢復(fù)過程中由高反向電壓所產(chǎn)生的功耗，都會使器件的工作溫度升高，并在溫度和電流之間引起正向反饋，最終發(fā)生熱擊穿。因此，熱擊穿發(fā)生的條件是，熱產(chǎn)生的功率密度大于由器件封裝系統(tǒng)確定的耗散功率密度。為防止設(shè)備的熱失效，一般將其工作溫度控制在 Tjm以下。

如果器件開始局部熔化那就表明快恢復(fù)二極管發(fā)生過熱失效了。若局部溫度過高，發(fā)生在點(diǎn)狀區(qū)域內(nèi)，還會引起管芯出現(xiàn)裂紋。當(dāng)快速恢復(fù)二極管工作頻率較高時(shí)，在斷態(tài)與通態(tài)間高頻轉(zhuǎn)換將產(chǎn)生大量的功率消耗，器件的過熱失效形態(tài)可能有所不同。但隨著溫度的升高，最先開始喪失阻斷能力，幾乎所有平面端子將在邊緣被擊穿。所以，損傷點(diǎn)通常位于設(shè)備的邊緣，或者至少在其邊緣上。

審核編輯：湯梓紅