三極管短路：燒毀？速防！

三極管，全稱應為半導體三極管，是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。三極管發(fā)生短路失效是電子設備中常見的故障之一，其原因多種多樣，主要包括過電壓、過溫度、電氣應力以及電路設計缺陷等。

此次我們分析的是發(fā)生短路的某失效三極管，進一步對其進行檢測分析，找出其失效原因。

測試分析

1 現(xiàn)象確認

對三極管進行半導體特性測試，測試結果顯示，NG三極管表現(xiàn)出的半導體特性為B-E管腳呈高阻抗狀態(tài)，C-E管腳半導體特性與OK三極管相同。

圖1. 三極管管腳定義示意圖

圖2. 半導體特性曲線圖

2 無損透視檢查

通過NG三極管無損透視分析顯示：NG三極管B-E管腳內部鍵合絲已斷開，其他結構無異常。

圖3. NG三極管 無損透視圖

3 理化分析

3.1 開封檢查

對NG三極管進行開封觀察，開封過程中發(fā)現(xiàn)NG三極管封裝樹脂碳化嚴重；E管腳內部鍵合絲斷裂變黑。

三極管封裝樹脂碳化說明使用過程中晶元發(fā)熱嚴重，高溫導致封裝樹脂碳化；鍵合絲局部斷裂，但斷裂位置并未完全開路，說明這是NG器件半導體特性表現(xiàn)為高阻抗特性的原因。

圖4. NG三極管開封形貌

3.2 斷口分析

對NG三極管鍵合絲斷裂位置進行形貌觀察和EDS成分分析，分析結果顯示：鍵合絲斷裂形貌屬于典型的高溫燒毀形貌。成分分析發(fā)現(xiàn)，斷裂位置有C、O、Al、Si元素，這些元素屬于封裝樹脂及填充物的主要成分。

鍵合絲的高溫燒毀必然與電流相關，說明鍵合絲是在大電流作用下導致的失效。

圖5. NG三極管燒毀區(qū)鍵合絲形貌

圖6. NG三極管燒毀區(qū)成分分析

表1. NG三極管鍵合EDS測試結果（%）

4 取DIE測試

取Die后的晶圓表面無明顯的損傷形貌，E管腳的鍵合點有明顯的熔融跡象。

對取Die后的晶圓進行半導體特性測試，測試結果顯示：B-E管腳間的I-V曲線與OK三極管基本一致，高阻抗特性消失。

NG三極管E管腳鍵合點熔融，說明服役過程中必然有大電流，這與鍵合絲燒毀現(xiàn)象一致，均為大電流所致。

圖7. NG三極管取DIE后外觀形貌

結論

總結

三極管失效的直接原因為鍵合絲在大電流作用燒毀。

建議

通過過電壓保護電路、過電流保護電路、散熱設計、埋藏芯技術、諧振回路穩(wěn)定、設計硬件白盒測試，做好物料的器件降額和選型等多方面的措施，可以有效防止三極管短路的發(fā)生。

在實際應用中，應根據(jù)具體電路的特點和要求選擇合適的保護措施，以提高電路的可靠性和穩(wěn)定性。

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