半导体功率器件失效的原因多种多样。换效后进行换效分析也是十分困难和复杂的。其中失效的主要原因之一是超出安全工作区（Safe Operating Area简称SOA）使用引起的。因此全面了解SOA，并在使用中将IGBT的最大直流电流I_C和集电极—发射极电压V_ce控制在SOA之内是十分重要的。SOA分为正偏安全工作区（FBSOA）、反偏安全工作区（RBSOA）、开关安全工作区（SSOA）和短路安全工作区（SCSOA）。

2、  IGBT各安全工作区的物理概念

　　IGBT的SOA表明其承受高压大电流的能力，是可靠性的重要标志。

2.1正偏安全工作区（FBSOA）

　　FBSO是处于V_ge>阈值电压V_th的输出特性曲线的有源区之内，ABCDO所包围的区域为直流安全工作区。AB段为t_c=80℃限制的最大直流电流I_c。B点对应的I_C和V_ce的乘积等于最大耗散功率P_cm。BC段为等功耗线。CD段为二次击穿限制的安全工作区的边界，此段不是等功耗。随着V_ce的增加功耗下降，V_ce越高功耗越低。这说明高电压强电场状态更容易出现失效。

　　随着脉冲宽度减小SOA扩大。这里要说明的是手册给的FBSOA，除DCSOA之外。一定脉冲宽度下的脉冲SOA，均是单脉冲安全工作区。而且FBSOA只考虑导通损耗，不包括开关损耗。所以FBSOA只适用功率放大器的A类、B类及短路工作没有开关损耗的工作状态。对于一定脉宽和占空比的连续工作，其安全工作区应使用瞬态热阻曲线的计算来确定.

2.2反偏安全工作区（RBSOA）

　　RBSOA是表明在箝位电感负载时，在额定电压下关断最大箝位电感电流Ilm的能力。Ilm一般是最大DC额定电流的两倍，而额定电压接近反向击穿电压。PT型IGBT和NPT型IGBT的反偏安全工作区略有不同。PT型IGBT的RBSOA是梯形SOA，NPT型IGBT的RBSO是矩形SOA。可见NPT型IGBT。在额定电压下关断箝位电感电流的能力强于PT型IGBT。因此，PT型IGBT不适用于电感负载电路和马达驱动等电路，而且短路持续时间TSC较短，一般不给出短路安全工作区。所以，NPT型IGBT的可靠性高于PT型IGBT。

2.3开关安全工作区（SSOA）

　　开关字全工作区SSOA和RBSOA相似，都是矩形的。所不同的是RBSOA只考虑关断时承受高电压大电感电流的能力。SSOA不仅考虑关断状态，同时也考虑开启瞬间。所以SSOA兼顾FBSOA和RBSOA两种状态的考虑。另外，纵坐标的电流，RBSOA是I_im ；而SSOA是最大脉冲电流I_cm。一个是最大箝位电感电流，一个是最大脉冲电流。而且两者在手册中给出的数值又是相等的。现在有的公司只给出SSOA，不再给出FBSOA和RBSOA。在IGBT开启时，往往是V_ce没有降下来，I_c就达到负载电流Il。在有续流作用时还要达到I_c +I_{r r m}。I_{r r m}为续流二极管的最大反向恢复电流，因此导通过程也存在高压大电流状态。

2.4短路安全工作区（SCSOA）

　　SCSOA是IGBT C—E间处于高压(额定反向电压)下，G—E间突然加上过高的栅压Vg，过高V_g和高垮导的作用出现短路状态，其短路电流I_SC可高达10倍的额定电流I_C。这和SSOA的开通状态比较相似，但I_SC>I_cm。在整个短路时间T_sc中，IGBT始终处于导通状态。在此状态下IGBT的耗能在四种安全工作区最大，出现失效的几率也最高。

3、  超SOA的失效机理

　　安全工作区，顾各思义工作在SOA内是安全的，超出将是不安全的，或引起失效。由于四种安全工作区的偏置状态不同，超出SOA的失效机理也是不同的。FBSOA、SCSOA和SSOA的开启状态均为正偏，而RBSOA为反偏。众所周知，IGBT失效的主要原因是寄生SCR的锁定（Latch-up）和超结温tj工作出现的烧毁。

（1）RBSOA的失效：在额定电压下关断箝位电感电流I_lm时，由于关断来自IGBT发射极的沟道电子电流，寄生PNP管发射极注入到高阻漂移区（PNP管的是基区）的少子空穴一部经过PNP管的基区从IGBT的发射极流出。当该空穴电流I_h在NPN管的基区电阻R _b上压降I_h