如何判斷晶閘管燒壞的真正原因?
發布時間:2013-08-08 責任編輯:eliane
【導讀】在使用晶閘管的過程中,經常發生晶閘管燒壞的現象,很是頭疼!燒shao壞huai晶jing閘zha管guan的de原yuan因yin很hen多duo,我wo們men該gai如ru何he判pan斷duan燒shao壞huai晶jing閘zha管guan的de真zhen正zheng原yuan因yin呢ne?本ben文wen從cong晶jing閘zha管guan燒shao壞huai的de現xian象xiang等deng方fang麵mian進jin行xing分fen析xi,教jiao大da家jia學xue會hui判pan斷duan晶jing閘zha管guan燒shao壞huai的de真zhen正zheng原yuan因yin,從cong而er解jie決jue問wen題ti。
晶閘管屬於矽元件,矽元件的普遍特性是過載能力差,因此在使用過程中經常會發生燒壞晶閘管的現象。
晶閘管燒壞都是由溫度過高造成的,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製、生產過程中的質量應從三方麵入手:電特性、熱特性、結構特性,而且三者是緊密相連、密不可分的,所以在研製、生產晶閘管時應充分考慮其電應力、熱應力、結jie構gou應ying力li。燒shao壞huai晶jing閘zha管guan的de原yuan因yin很hen多duo,總zong的de說shuo來lai還hai是shi三san者zhe共gong同tong作zuo用yong下xia才cai致zhi使shi晶jing閘zha管guan燒shao壞huai的de,某mou一yi單dan獨du的de特te性xing下xia降jiang很hen難nan造zao成cheng晶jing閘zha管guan燒shao壞huai,因yin此ci我wo們men在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong可ke以yi充chong分fen利li用yong這zhe個ge特te點dian,就jiu是shi說shuo如ru果guo其qi中zhong的de某mou個ge應ying力li達da不bu到dao要yao求qiu時shi可ke以yi采cai取qu提ti高gao其qi他ta兩liang個ge應ying力li的de辦ban法fa來lai彌mi補bu。

圖:晶閘管
從晶閘管的各相參數看,經常發生事故的參數有:電壓、電流、dv/dt、di/dt、漏電、開通時間、關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)等(deng),甚(shen)至(zhi)有(you)時(shi)控(kong)製(zhi)極(ji)也(ye)可(ke)燒(shao)壞(huai)。由(you)於(yu)晶(jing)閘(zha)管(guan)各(ge)參(can)數(shu)性(xing)能(neng)的(de)下(xia)降(jiang)或(huo)線(xian)路(lu)問(wen)題(ti)會(hui)造(zao)成(cheng)晶(jing)閘(zha)管(guan)燒(shao)壞(huai),從(cong)表(biao)麵(mian)看(kan)來(lai)每(mei)個(ge)參(can)數(shu)所(suo)造(zao)成(cheng)晶(jing)閘(zha)管(guan)燒(shao)壞(huai)的(de)現(xian)象(xiang)是(shi)不(bu)同(tong)的(de),因(yin)此(ci)通(tong)過(guo)解(jie)剖(pou)燒(shao)壞(huai)的(de)晶(jing)閘(zha)管(guan)就(jiu)可(ke)以(yi)判(pan)斷(duan)是(shi)哪(na)個(ge)參(can)數(shu)造(zao)成(cheng)晶(jing)閘(zha)管(guan)燒(shao)壞(huai)的(de)。
電壓引起晶閘管燒壞現象
一yi般ban情qing況kuang下xia陰yin極ji表biao麵mian或huo芯xin片pian邊bian緣yuan有you一yi燒shao壞huai的de小xiao黑hei點dian說shuo明ming是shi由you於yu電dian壓ya引yin起qi的de,由you電dian壓ya引yin起qi燒shao壞huai晶jing閘zha管guan的de原yuan因yin有you兩liang中zhong可ke能neng,一yi是shi晶jing閘zha管guan電dian壓ya失shi效xiao,就jiu是shi我wo們men常chang說shuo的de降jiang伏fu,電dian壓ya失shi效xiao分fen早zao期qi失shi效xiao、中期失效和晚期失效。二是線路問題,線路中產生了過電壓,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麵有較大的燒壞痕跡,甚至將芯片、管殼等金屬大麵積溶化。
di/dt引起晶閘管燒壞現象
由di/dt所suo引yin起qi的de燒shao壞huai晶jing閘zha管guan的de現xian象xiang較jiao容rong易yi判pan斷duan,一yi般ban部bu是shi門men極ji或huo放fang大da門men極ji附fu近jin燒shao成cheng一yi小xiao黑hei點dian。我wo們men知zhi道dao晶jing閘zha管guan的de等deng效xiao電dian路lu是shi由you兩liang隻zhi可ke控kong矽gui構gou成cheng,門men極ji所suo對dui應ying的de可ke控kong矽gui做zuo觸chu發fa用yong,目mu的de是shi當dang觸chu發fa信xin號hao到dao來lai時shi將jiang其qi放fang大da,然ran後hou盡jin快kuai的de將jiang主zhu可ke控kong矽gui導dao通tong,然ran而er在zai短duan時shi間jian內nei如ru果guo電dian流liu過guo大da,主zhu可ke控kong矽gui還hai沒mei有you完wan全quan導dao通tong,大da的de電dian流liu主zhu要yao通tong過guo相xiang當dang於yu門men極ji的de可ke控kong矽gui流liu過guo,而er此ci可ke控kong矽gui的de承cheng載zai電dian流liu的de能neng力li是shi很hen小xiao的de,所suo以yi造zao成cheng此ci可ke控kong矽gui燒shao壞huai,表biao麵mian看kan就jiu是shi門men極ji或huo放fang大da門men極ji附fu近jin燒shao成cheng一yi小xiao黑hei點dian。
dv/dt引起晶閘管燒壞現象
至於dv/dt其本身是不會燒壞晶閘管的,隻是高的dv/dt會使晶閘管誤觸發導通,其表麵現象跟電流燒壞的現象差不多。
開通時間引起晶閘管燒壞現象
開通時間跟di/dt的關係很密切,因此其燒壞晶閘管的現象跟di/dt燒壞晶閘管基本類似。
關斷時間引起晶閘管燒壞現象
關斷時間燒壞晶閘管的現象較難分析,其特點有時象電壓燒壞,有時又象電流燒壞,從實踐來看象電流燒壞的時候比較多。
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以(yi)上(shang)分(fen)析(xi)隻(zhi)是(shi)從(cong)晶(jing)閘(zha)管(guan)表(biao)麵(mian)的(de)損(sun)壞(huai)程(cheng)度(du)來(lai)判(pan)斷(duan)其(qi)到(dao)底(di)是(shi)由(you)什(shen)麼(me)參(can)數(shu)造(zao)成(cheng)的(de),但(dan)無(wu)論(lun)什(shen)麼(me)原(yuan)因(yin)損(sun)壞(huai)都(dou)會(hui)在(zai)晶(jing)閘(zha)管(guan)上(shang)留(liu)下(xia)痕(hen)跡(ji),這(zhe)種(zhong)痕(hen)跡(ji)大(da)多(duo)是(shi)燒(shao)壞(huai)的(de)黑(hei)色(se)痕(hen)跡(ji),而(er)黑(hei)色(se)痕(hen)跡(ji)就(jiu)是(shi)金(jin)屬(shu)熔(rong)化(hua)的(de)痕(hen)跡(ji),就(jiu)是(shi)說(shuo)燒(shao)壞(huai)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)最(zui)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)是(shi)將(jiang)晶(jing)閘(zha)管(guan)芯(xin)片(pian)熔(rong)化(hua),有(you)的(de)是(shi)大(da)麵(mian)積(ji)熔(rong)化(hua),有(you)的(de)是(shi)小(xiao)麵(mian)積(ji)熔(rong)化(hua)。我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)單(dan)晶(jing)矽(gui)的(de)熔(rong)點(dian)是(shi)1450℃~1550℃,隻有超過這個溫度才有可能熔化,那麼這麼高的溫度是怎麼產生的呢?
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產生如此高的溫度,因為溫度是由電流、電壓、時間三者的乘積決定的,其中某一相超標是不會產生這麼高的溫度的,所以瞬時產生的高電壓、大電流是不會將芯片燒壞的,除非是高電壓、大電流、長chang時shi間jian才cai會hui如ru此ci,但dan這zhe種zhong情qing況kuang是shi不bu可ke能neng出chu現xian的de,因yin為wei晶jing閘zha管guan一yi經jing燒shao毀hui設she備bei立li即ji就jiu會hui出chu現xian故gu障zhang,會hui立li即ji停ting機ji,時shi間jian不bu會hui很hen長chang的de,因yin此ci燒shao壞huai晶jing閘zha管guan芯xin片pian的de高gao溫wen決jue不bu是shi電dian流liu、電壓、時間三者的乘積產生的。那麼到底是怎麼產生的呢?
其(qi)實(shi)無(wu)論(lun)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)那(na)個(ge)參(can)數(shu)造(zao)成(cheng)其(qi)燒(shao)壞(huai),最(zui)終(zhong)的(de)結(jie)果(guo)都(dou)可(ke)以(yi)歸(gui)納(na)為(wei)電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan),就(jiu)是(shi)說(shuo)晶(jing)閘(zha)管(guan)燒(shao)壞(huai)的(de)最(zui)終(zhong)原(yuan)因(yin)都(dou)是(shi)由(you)電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)造(zao)成(cheng)的(de),其(qi)表(biao)麵(mian)的(de)燒(shao)壞(huai)痕(hen)跡(ji)也(ye)是(shi)由(you)電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)所(suo)引(yin)起(qi)的(de),這(zhe)點(dian)我(wo)們(men)在(zai)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)也(ye)能(neng)夠(gou)證(zheng)明(ming):在用萬用表測試燒壞的晶閘管時發現其陰極、陽極電阻都非常小,說明其內部短路,到目前為止基本沒發現有陰極、陽極開路的現象,因為芯片是由不同金屬構成的,不同金屬的熔點是不一樣的,總會有先熔化和後熔化之分,是逐漸熔化。
電壓擊穿與晶閘管表麵燒壞的痕跡的關係
一yi般ban情qing況kuang下xia應ying該gai是shi鋁lv墊dian片pian或huo銀yin墊dian片pian先xian熔rong化hua,然ran後hou才cai是shi矽gui片pian和he鉬mu片pian,而er鋁lv墊dian片pian或huo銀yin墊dian片pian也ye不bu會hui小xiao麵mian積ji熔rong化hua,應ying該gai是shi所suo有you有you效xiao麵mian積ji的de墊dian片pian都dou會hui熔rong化hua。鋁lv墊dian片pian或huo銀yin墊dian片pian熔rong化hua後hou一yi是shi有you可ke能neng產chan生sheng隔ge離li層ceng使shi陰yin極ji和he陽yang極ji開kai路lu,二er是shi鋁lv墊dian片pian或huo銀yin墊dian片pian高gao溫wen熔rong化hua後hou與yu矽gui片pian的de接jie合he部bu有you可ke能neng材cai質zhi發fa生sheng變bian化hua,產chan生sheng絕jue緣yuan的de物wu質zhi,造zao成cheng陰yin極ji、陽極開路的現象。那麼電壓擊穿與晶閘管表麵燒壞的痕跡(小黑點或大麵積熔化)有什麼關係呢?
1.由(you)於(yu)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)電(dian)壓(ya)參(can)數(shu)下(xia)降(jiang)或(huo)線(xian)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)其(qi)額(e)定(ding)值(zhi)造(zao)成(cheng)其(qi)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度(du)相(xiang)對(dui)降(jiang)低(di),因(yin)此(ci)發(fa)生(sheng)啟(qi)弧(hu)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang),而(er)弧(hu)光(guang)的(de)溫(wen)度(du)是(shi)非(fei)常(chang)高(gao)的(de),遠(yuan)大(da)於(yu)芯(xin)片(pian)各(ge)金(jin)屬(shu)的(de)熔(rong)點(dian),因(yin)此(ci)燒(shao)毀(hui)晶(jing)閘(zha)管(guan),又(you)由(you)於(yu)芯(xin)片(pian)外(wai)圓(yuan)邊(bian)緣(yuan)、芯片陰極-陽(yang)極(ji)表(biao)麵(mian)之(zhi)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)電(dian)壓(ya)強(qiang)度(du)不(bu)是(shi)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)的(de),隻(zhi)有(you)在(zai)相(xiang)對(dui)絕(jue)緣(yuan)電(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)的(de)那(na)點(dian)啟(qi)弧(hu)放(fang)電(dian),因(yin)此(ci)電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)表(biao)現(xian)為(wei)在(zai)芯(xin)片(pian)陰(yin)極(ji)表(biao)麵(mian)或(huo)芯(xin)片(pian)的(de)邊(bian)緣(yuan)有(you)一(yi)小(xiao)黑(hei)點(dian)。
2.由於晶閘管的電流、dv/dt、漏電、關斷時間、壓(ya)降(jiang)等(deng)參(can)數(shu)下(xia)降(jiang)或(huo)線(xian)路(lu)的(de)原(yuan)因(yin)造(zao)成(cheng)其(qi)芯(xin)片(pian)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao),超(chao)過(guo)結(jie)溫(wen),造(zao)成(cheng)矽(gui)片(pian)內(nei)部(bu)金(jin)屬(shu)格(ge)式(shi)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),引(yin)起(qi)其(qi)絕(jue)緣(yuan)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di),因(yin)此(ci)發(fa)生(sheng)啟(qi)弧(hu)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang),弧(hu)光(guang)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)溫(wen)將(jiang)墊(dian)片(pian)、矽片、鉬片熔化、燒毀,同時也會將外殼與芯片相連的金屬熔化。由於芯片溫度過高需要較長的時間,是慢慢積累起來的,因此超溫的麵積是較大的,燒壞的麵積也是較大的。
3.由於di/dt、開通時間燒壞的晶閘管雖然也是一小黑點,但燒壞的位置與真正的電壓擊穿是不同的,其燒壞的機理與上麵2所述的是一樣的,隻是由於芯片裏麵的小可控矽比較小,所以形成的燒毀痕跡亦較小,實際是已經將小可控矽完全燒毀了。
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