为微秒级。图6给出不同短路续时间TSC，IGBT测量的短路电流波形。
$ [) N; ^5 U\ 由图6可以看出：
（1）紧随器件关断后，初始拖尾电流电平（lio）直至失效的延迟时间是由能量决定的，或者说由器件关断后的温度决定的。能量越大，拖尾电流电平也越高，失效的延迟时间则越短。例如，图中给出的最大能量是Tsc=60us，这时，Tds趋向一个极小值。2 P/ H/ Y- ^9 o3 h （2）当Tsc=33us时，属于E 4.2管壳温度的影响' T, c! q1 b# Y 管壳温度对临界能量EC的影响最大，管壳温度升高，EC就下降，测量SGW15N60的结果是：温度：25℃ 125℃EC：0.81J0.62J 0 b0 z# O& e. I8 M) Y' R 4.3集电极电压的影响0 P% M: [9 ^% L6 V! }* {1 B$ l 集电极电压升高，EC就下降：VC：250V540VEC：2.12J1.95J# s7 G, J4 x& x ! D: a: f% M* y W5 P r 4.4穿通型（PI）IGBT8 q( x( m6 m4 ?( o PT—IGBT的短路失效特性和NPT—IGBT类似，但是，临界能理值EC比NPT—IGBT低。例如：在125℃，短路电压Vsc=400V时： 600V PT—IGBT（IRGP20u）：EC=0.37J600V NPT—IGBT(SGW15N60):EC=0.62J 4.5结果 （1）每次短路周期耗散的能量E小于由被测电路电压Vce、短路持续时间Tsc和管壳温度决定的临界能量Ec时，IGBT可以连续承受104次以上短路冲击才失效。 （2）在可比的条件下，当E>EC时，一次短路就失效。 （3）NPT—IGBT比PT—IGBT能承受较大的能量冲击。 / D& w\ 5、静电放电保护用高压NPN管的硅熔融在失效的硅器件表面，常常观察到硅熔融，而导致硅熔融的原因却不只一个。例如：器件短路和开关时的瞬间大电流，正向工作区域或热工作区出现二次击穿损伤等到。因此要对静电敏感的器件和电路的输入/输出（I/O）端增设静电放电（ESD）保护装置。而ESD保护装置的器件的硅熔融，也是使被保护的器件和电路失效的原因之一。在本文引言中曾提到汽车应用的器件，其中原因失效要退货的数量中，有30%的失效与ESD有关。由于I/O端的规范不同，需要及时对器件和电路进行再设计。同时，为了减少试验成本，提高可靠性，需要采用计算机辅助设计技术（TCAD）。 ) T' k\ # n\ 图7是晶体管的正向击穿特性，图7中的VT·是器件的损伤点，其定义有以下三种设定：9 E, d1 u+ l% C （1）器件的漏泄电流大于某一临界值即定为器件失效。但它忽略了硅熔融和氧化层的击穿； （2）器件出现强烈电压崩溃的二次击穿时定为器件失效，但有时器件达到大电流范围也不出现二次击穿。 （3）当器件的载流子碰撞电离Gi等于肖克莱—里德—霍尔 （Shockley—Read—Hall）复合率，同时，总电流随电压反向增加时定为器件失效。为了验证第（3）种假设，予测二次击穿管点，用0.35um特征尺寸的功率集成电路工艺设计了ESD防护用的标准高压NPN管，并将基极—发射极接地。图8是NPN管测量的和用（2）假定来模拟的I-V特性。由图8可见，测量的损伤电流IT2=1.5A,而模拟值是1..8A，有较大误差。图9是用（3）假设外推的结果。其模拟值是1.52A，相当一致。 . b& e7 V; R: R7 ?0 i & `* I+ Y `9 u 7 i; E B2 M5 L- {8 H ( v: Q3 f$ w) c5 p1 G' G# d ; I) e9 Z4 n# z% H 图10是1A电流应力下，模拟显示该器件有两个热点。一个在收集极触点下，损伤电流IT2=1.52A；另一个热点在发射极之下，用外推法算出的损伤电流远大于2A。所以，首先出现导致失效的硅熔融点应在收集极。图11是该器件失效照片。证明此结果。 : z4 G5 L# F) V* R' ^2 x 本案例说明：（1）ESD防护器件的失效也是实际器件和电路失效的一种模式。（2）防护用的NPN管的损伤点可以用TCAD获得。