通过产品的可靠性试验可以了解产品在不同环境及不同应力条件下的失效模式与失效规律。通过对失效产品所进行的分析可找出引起产品失效的内在原因（即失效机理）及产品的薄弱环节，从而可以采取相应的措施来提高产品的可靠性水平。
对于元器件来说，由于构成它的材料的组合、材质、处理条件、制造条件、检查、筛选等有关设计和制造等因素的不同，还由于使用条件、环境条件和维修方法的不同，在生产过程中形成的潜在缺陷种类不同，其发生方法不同。生产过程中形成的缺陷（起因）和诱因（外部应力，时间经历）两方面发生作用，随着该元器件使用时间的增长缺陷显露出来，因此可观测到各式各样的失效模式。
01 电子元器件的失效规律——浴盆曲线
图1 一般电子元器件的失效率与时间的关系
第Ⅰ区(早期失效阶段)：由一种或几种具有一定普遍性的原因(如设计、制造中的缺陷)所造成；对不同品种、不同工艺的器件，这一阶段的延续时间和失效比例是不同的，主要是工艺缺陷导致。
第Ⅱ区（偶然失效阶段）：是器件良好使用阶段，失效是由多种而又不太严重的偶然因素引起。该阶段是产品最佳的工作阶段。
第Ⅲ区（耗损失效阶段）：大部分器件相继失效，失效是由全局性的原因(老化、磨损、损耗、疲劳等)造成的。主要是“材料的寿命到了”。
图2 Wolfspeed 可靠性报告中的浴盆曲线
浴盆曲线是大量电子原件的统计规律。在实际中元器件不一定都会出现上述的三个阶段，在成批的电子元器件中，有的元器件失效率曲线是递增型、有些是递减型，而有些则是常数型。浴盆曲线可以看作是三种失效率曲线的叠加合成。
02 失效机理
03可靠性实验项目
HTRB（高温反偏）
验证长期稳定情况下芯片的漏电流，考验对象是边缘结构和钝化层的弱点或退化效应，在测试中，需持续监测门极的漏电流和门极开通电压，若这两项参数超出指定规格，则模块将不能通过此项测试。根据国际电工委员会(IEC)的标准，该试验的条件为：试验过程中结温优选器件所能承受的最高结温，施加的电压优选最大反向偏压的80%，考核时长根据器件不同的应用环境而不同，在电力系统中的应用一般要求达到 1000h。
HTGB（高温栅极偏置测试）
SiC MOSFET的栅极存在可靠性话题，当MOSFET的极长期承受正电压，或者负电压，其栅极的开关电压Vgsth会发生漂移。
在高温环境下对门极长期施加电压会促使门极的性能加速老化,在1000小时后,再测试门极的门槛值变化的程度。
HV-H3TRB（高温高湿高反偏测试）
在这一项测试中，施加的电场主要用于半导体表面离子积累和极性分子的驱动力，但是为了避免测试过程中漏电流产生的温升降低相对湿度，所以对于功率器件，一般选用80V作为为测试电压促进水解作用，同时限制漏电流引起的温升不超过2℃。低于80V的电压不足以促进水解，使芯片表面的金属离子发生电化学迁移，以达到器件失效的目的。对于阻断电压为1200V或更高的器件，测试电压可调整为阻断电压的80%。这样，可保证功率模块在高湿度应用情况下具有更高的可靠性。
TCT（温度循环测试）
热循环测试主要是模拟外界温度变化对功率模块的影响。样品在冷却室和加热室之间周期性地上下移动。试验器件是被动地冷却和加热，为了确保每一层材料达到热的平衡，循环时间相对较长。在测试过程中无需施加电压或电流。
IOL（间歇工作寿命测试/功率循环测试）
通过外部电流加热被测器件使得其结温升高到设定结温后，切断加热电流后并对被测器件进行降温，从而产生温度波动，这种反复的升温和降温过程使得材料发生老化，这种方式被称为被动功率循环。
PCT（饱和蒸汽加压实验）
用来测试半导体封装的抗湿气能力，待测品被放置严苛的温湿度以及压力环境下测试，如果半导体封装的不好，湿气会沿着胶体或胶体与导线架之接口渗入封装体之中，常见的故障原因：爆米花效应、金属化区域腐蚀造成的短路、封装体引脚间因污染造成的短路等相关问题。
来源：碳化硅研习社
