电力半导体器件的失效分析就是通过对已经失效器件进行各种测试和实验，进行整理、对比和分类，确定器件失效的形式，分析器件失效机理，给出器件失效的原因，来确定纠正和改进措施，避免同类失效的发生。加强电力半导体器件的失效分析，提高其本身可靠性和在变换器中使用的可靠性，是改进变换器质量最积极的办法。

电力半导体器件的失效跟其固有缺陷有重要的关系，使用不当也是器件失效的主要原因。当然，生产时工艺水平较高的器件，其固有的缺陷相对较少，由固有缺陷引起的器件失效比例明显降低。

首先来看与器件使用有关的失效。这类失效原因包括：电应力过大损伤、静电损伤、器件选型不当、母线设计不当、机械应力过大损伤和操作失误等。针对其中几种典型的原因进行分析。

1）电应力过大损伤。这里的电应力过大指的是器件承担的电压、电流以及它们的变化率过大。电应力过大引起的器件失效在器件使用有关的失效中比例最大，产生电应力过大的因素和阶段有很多。在器件测试、筛选、安装、调试和运行的各个阶段，都可能发生电应力过大的现象。其常见的原因有杂物引起的桥接短路、地线或者电源系统产生的浪涌电压或电流、测试设备与变换器接地不当等。按照电应力的类型，有持续短路造成的大电流应力，有电感中电流剧烈变化造成的高电压电应力等。电应力过大使器件失效的机理并不完全相同，有电应力直接造成PN结的热击穿永久性失效，也有浪涌造成器件误动作而引发的器件电流应力过大失效。

2）静电损伤。严格意义上，静电损伤也是电应力过大的一种。由于静电过电应力的形式比较特殊，对其敏感的电力半导体器件较多，该问题也比较突出。静电过电应力的特点是：电压较高，能达到上万伏，但是电量较小，持续时间非常短。与一般的过电应力项目相比，静电过电应力更多时候发生在器件的运输、安装、储存等非上电状态，它对器件的损伤总是发生在人们没有意识到的时候，危害性较大。从静电过电应力器件损伤的失效模式来看，不仅有PN结的击穿、表面击穿等高压小电流的模式，也存在硅片烧毁等大电流失效模式。

3）器件选型不当。器件选型不当造成器件损伤也是在实际应用中经常发现的问题。主要是在变换器的设计和器件选型时，对器件的特性和参数了解不到位，选用的器件某些方面不能满足所设计变换器的要求。值得注意的是，在变换器设计中，并不是电力半导体器件的电压和电流裕量留得越大越好，例如在一些二极管和晶闸管的应用中，如果电流裕量选得远远超出变换器的需求时，器件的开关行为有明显的改变。

4）操作失误。操作失误也是器件使用中造成损伤的方式之一，如极性接反、无门极电压电源时给主电路上电等。(www.daowen.com)

再来看与器件固有缺陷有关的失效。这类失效原因包括：表面问题、内部连接线问题、封装问题和体内缺陷等。针对其中几种典型的原因进行分析。

1）表面问题。在电力半导体器件内部一般会使用二氧化硅作为绝缘材料，二氧化硅层的可移动正离子对器件的可靠性影响非常大。它会使器件的击穿电压下降，阻态漏电流增加，并且会随着时间的推移使器件的性能逐渐恶化。有这种缺陷的器件采用常规的筛选方法不能完美的剔除。此外，器件内部的芯片表面的二氧化硅层中的针孔对器件的可靠性影响也非常大，针孔中往往开始还有一层极薄的氧化层，器件还能够正常运行，可以通过老化和筛选等实验，但是当长期使用后由于各种因素的冲击，针孔部分就会短路引起器件失效。

2）内部连接线。电力半导体器件芯片不是与器件外部的电路直接相连，器件内部存在连接线，这些连接线可以将芯片与器件端子或者器件内部芯片之间连接起来。这些连接在芯片上的导线会因为焊点处污秽腐蚀造成焊点脱落或腐蚀开路，或者焊点下的金属层附着不牢而造成脱落，或者在连接线的颈部断裂造成开路等。在一些大电流器件中，采用压接封装形式，取消或者减少了内部连接线，则可以减少内部连接线问题造成器件失效的情况。

3）封装问题。电力半导体器件都需要一定形式的封装才能在变换器中安装使用。封装问题造成器件失效有以下一些典型情况。a）封装不严，造成漏气，使水汽或者腐蚀物进入器件内部，造成腐蚀或者氧化，引起器件失效；b）封装管壳存在缺陷，造成器件的接线端子短路或者与内部开路；c）内涂料龟裂、折断内部连接线，造成开路或者瞬时开路失效，这种失效往往发生在器件运行在高、低温测试实验时。

4）体内缺陷。电力半导体器件芯片内部存在缺陷也可引起器件的结特性变差或者失效，这种方式失效并不多见。