三极管短路：烧毁？速防！

三极管短路：烧毁？速防！

三极管短路是电子设备中常见的故障之一。本文通过一个具体的失效案例，详细分析了三极管短路的原因，并提出了相应的预防措施。

三极管，全称应为半导体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管发生短路失效是电子设备中常见的故障之一，其原因多种多样，主要包括过电压、过温度、电气应力以及电路设计缺陷等。

此次我们分析的是发生短路的某失效三极管，进一步对其进行检测分析，找出其失效原因。

测试分析

1. 现象确认

对三极管进行半导体特性测试，测试结果显示，NG三极管表现出的半导体特性为B-E管脚呈高阻抗状态，C-E管脚半导体特性与OK三极管相同。

图1. 三极管管脚定义示意图
图2. 半导体特性曲线图

2. 无损透视检查

通过NG三极管无损透视分析显示：NG三极管B-E管脚内部键合丝已断开，其他结构无异常。

图3. NG三极管 无损透视图

3. 理化分析

3.1 开封检查

对NG三极管进行开封观察，开封过程中发现NG三极管封装树脂碳化严重；E管脚内部键合丝断裂变黑。

三极管封装树脂碳化说明使用过程中晶元发热严重，高温导致封装树脂碳化；键合丝局部断裂，但断裂位置并未完全开路，说明这是NG器件半导体特性表现为高阻抗特性的原因。

图4. NG三极管开封形貌

3.2 断口分析

对NG三极管键合丝断裂位置进行形貌观察和EDS成分分析，分析结果显示：键合丝断裂形貌属于典型的高温烧毁形貌。成分分析发现，断裂位置有C、O、Al、Si元素，这些元素属于封装树脂及填充物的主要成分。

键合丝的高温烧毁必然与电流相关，说明键合丝是在大电流作用下导致的失效。

图5. NG三极管烧毁区键合丝形貌
图6. NG三极管烧毁区成分分析

表1. NG三极管键合EDS测试结果（%）

4. 取DIE测试

取Die后的晶圆表面无明显的损伤形貌，E管脚的键合点有明显的熔融迹象。

对取Die后的晶圆进行半导体特性测试，测试结果显示：B-E管脚间的I-V曲线与OK三极管基本一致，高阻抗特性消失。

NG三极管E管脚键合点熔融，说明服役过程中必然有大电流，这与键合丝烧毁现象一致，均为大电流所致。

图7. NG三极管取DIE后外观形貌

结论

总结

三极管失效的直接原因为键合丝在大电流作用烧毁。

建议

通过过电压保护电路、过电流保护电路、散热设计、埋藏芯技术、谐振回路稳定、设计硬件白盒测试，做好物料的器件降额和选型等多方面的措施，可以有效防止三极管短路的发生。

在实际应用中，应根据具体电路的特点和要求选择合适的保护措施，以提高电路的可靠性和稳定性。