如何根據現象判斷晶閘管燒壞的原因

　　晶閘管屬于硅元件，硅元件的普遍特性是過(guò)載能力差，因此在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì )發(fā)生燒壞晶閘管的現象。

　　晶閘管燒壞都是由溫度過(guò)高造成的，而溫度是由晶閘管的電特性、熱特性、結構特性決定的，因此保證晶閘管在研制、生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量應從三方面入手：電特性、熱特性、結構特性，而且三者是緊密相連、密不可分的，所以在研制、生產(chǎn)晶閘管時(shí)應充分考慮其電應力、熱應力、結構應力。燒壞晶閘管的原因很多，總的說(shuō)來(lái)還是三者共同作用下才致使晶閘管燒壞的，某一單獨的特性下降很難造成晶閘管燒壞，因此我們在生產(chǎn)過(guò)程中可以充分利用這個(gè)特點(diǎn)，就是說(shuō)如果其中的某個(gè)應力達不到要求時(shí)可以采取提高其他兩個(gè)應力的辦法來(lái)彌補。

圖1:晶閘管

　　從晶閘管的各相參數看，經(jīng)常發(fā)生事故的參數有：電壓、電流、dv/dt、di/dt、漏電、開(kāi)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間等，甚至有時(shí)控制極也可燒壞。由于晶閘管各參數性能的下降或線(xiàn)路問(wèn)題會(huì )造成晶閘管燒壞，從表面看來(lái)每個(gè)參數所造成晶閘管燒壞的現象是不同的，因此通過(guò)解剖燒壞的晶閘管就可以判斷是哪個(gè)參數造成晶閘管燒壞的。

　　電壓引起晶閘管燒壞現象

　　一般情況下陰極表面或芯片邊緣有一燒壞的小黑點(diǎn)說(shuō)明是由于電壓引起的，由電壓引起燒壞晶閘管的原因有兩中可能，一是晶閘管電壓失效，就是我們常說(shuō)的降伏，電壓失效分早期失效、中期失效和晚期失效。二是線(xiàn)路問(wèn)題，線(xiàn)路中產(chǎn)生了過(guò)電壓，且對晶閘管所采取的保護措施失效。

　　電流引起晶閘管燒壞現象

　　電流燒壞晶閘管通常是陰極表面有較大的燒壞痕跡，甚至將芯片、管殼等金屬大面積溶化。

　　di/dt引起晶閘管燒壞現象

　　由di/dt所引起的燒壞晶閘管的現象較容易判斷，一般部是門(mén)極或放大門(mén)極附近燒成一小黑點(diǎn)。我們知道晶閘管的等效電路是由兩只可控硅構成，門(mén)極所對應的可控硅做觸發(fā)用，目的是當觸發(fā)信號到來(lái)時(shí)將其放大，然后盡快的將主可控硅導通，然而在短時(shí)間內如果電流過(guò)大，主可控硅還沒(méi)有完全導通，大的電流主要通過(guò)相當于門(mén)極的可控硅流過(guò)，而此可控硅的承載電流的能力是很小的，所以造成此可控硅燒壞，表面看就是門(mén)極或放大門(mén)極附近燒成一小黑點(diǎn)。

　　dv/dt引起晶閘管燒壞現象

　　至于dv/dt其本身是不會(huì )燒壞晶閘管的，只是高的dv/dt會(huì )使晶閘管誤觸發(fā)導通，其表面現象跟電流燒壞的現象差不多。

　　開(kāi)通時(shí)間引起晶閘管燒壞現象

　　開(kāi)通時(shí)間跟di/dt的關(guān)系很密切，因此其燒壞晶閘管的現象跟di/dt燒壞晶閘管基本類(lèi)似。　　關(guān)斷時(shí)間引起晶閘管燒壞現象

　　關(guān)斷時(shí)間燒壞晶閘管的現象較難分析，其特點(diǎn)有時(shí)象電壓燒壞，有時(shí)又象電流燒壞，從實(shí)踐來(lái)看象電流燒壞的時(shí)候比較多。

　　以上分析只是從晶閘管表面的損壞程度來(lái)判斷其到底是由什么參數造成的，但無(wú)論什么原因損壞都會(huì )在晶閘管上留下痕跡，這種痕跡大多是燒壞的黑色痕跡，而黑色痕跡就是金屬熔化的痕跡，就是說(shuō)燒壞晶閘管的最根本原因是將晶閘管芯片熔化，有的是大面積熔化，有的是小面積熔化。我們知道單晶硅的熔點(diǎn)是1450℃~1550℃，只有超過(guò)這個(gè)溫度才有可能熔化，那么這么高的溫度是怎么產(chǎn)生的呢？

　　就晶閘管的各項參數而言即使每相參數都超出標準很多也不會(huì )產(chǎn)生如此高的溫度，因為溫度是由電流、電壓、時(shí)間三者的乘積決定的，其中某一相超標是不會(huì )產(chǎn)生這么高的溫度的，所以瞬時(shí)產(chǎn)生的高電壓、大電流是不會(huì )將芯片燒壞的，除非是高電壓、大電流、長(cháng)時(shí)間才會(huì )如此，但這種情況是不可能出現的，因為晶閘管一經(jīng)燒毀設備立即就會(huì )出現故障，會(huì )立即停機，時(shí)間不會(huì )很長(cháng)的，因此燒壞晶閘管芯片的高溫決不是電流、電壓、時(shí)間三者的乘積產(chǎn)生的。那么到底是怎么產(chǎn)生的呢？

　　其實(shí)無(wú)論晶閘管的那個(gè)參數造成其燒壞，最終的結果都可以歸納為電壓擊穿，就是說(shuō)晶閘管燒壞的最終原因都是由電壓擊穿造成的，其表面的燒壞痕跡也是由電壓擊穿所引起的，這點(diǎn)我們在晶閘管的應用中也能夠證明：在用萬(wàn)用表測試燒壞的晶閘管時(shí)發(fā)現其陰極、陽(yáng)極電阻都非常小，說(shuō)明其內部短路，到目前為止基本沒(méi)發(fā)現有陰極、陽(yáng)極開(kāi)路的現象，因為芯片是由不同金屬構成的，不同金屬的熔點(diǎn)是不一樣的，總會(huì )有先熔化和后熔化之分，是逐漸熔化。

　　電壓擊穿與晶閘管表面燒壞的痕跡的關(guān)系

　　一般情況下應該是鋁墊片或銀墊片先熔化，然后才是硅片和鉬片，而鋁墊片或銀墊片也不會(huì )小面積熔化，應該是所有有效面積的墊片都會(huì )熔化。鋁墊片或銀墊片熔化后一是有可能產(chǎn)生隔離層使陰極和陽(yáng)極開(kāi)路，二是鋁墊片或銀墊片高溫熔化后與硅片的接合部有可能材質(zhì)發(fā)生變化，產(chǎn)生絕緣的物質(zhì)，造成陰極、陽(yáng)極開(kāi)路的現象。那么電壓擊穿