在高压应用领域，如X射线设备、脉冲电源、激光驱动、电网设备等，高压二极管是不可或缺的核心器件，用于整流、续流、箝位和高压隔离等关键环节。然而，这类器件面临的工作环境远比低压系统更严苛，电气应力、热应力、机械应力、浪涌冲击等都可能诱发失效。如果设计、选型或布线不当，轻则引起效率下降、漏电增大，重则导致二极管击穿、短路或烧毁，甚至威胁整个系统的安全。本文作为FAE的失效分析总结，聚焦三大典型失效模式：过热、击穿与浪涌电压，并提出具体的应对策略，供工程师参考。

一、过热失效：散热不良引发的慢性杀手
高压二极管在工作中，主要损耗来自正向导通压降和反向恢复过程中的能量消耗。这些损耗以热的形式积累在芯片内，如果散热不良、工作环境温度高、器件封装能力不足，就会引发结温升高，超过额定结温（通常为150°C或175°C）后，可能造成以下后果：
①漏电流增大：温度升高会导致PN结的反向饱和电流指数式上升，进一步加剧发热，形成恶性循环。
②热击穿：局部热点温度过高时，即使器件整体未达到额定温度，也可能导致芯片局部失效。
③长期寿命下降：高温加速器件老化，封装材料劣化、焊接界面疲劳，最终导致失效。
应对策略：
优先选用大电流能力、低正向压降（VF）的高压二极管，降低发热源头。
PCB布局中增加散热铜面、热通孔，并考虑外加散热片或强制风冷。
在系统设计中，合理规划负载、开关频率，避免长时间超负荷运行。
引入温度监测和过温保护电路，避免热失控。
二、电击穿失效：超越耐压极限的灾难
高压二极管的反向耐压（VRRM、VDC）是其最核心的指标，一旦外加电压超过这个极限，就可能引发反向击穿，导致：
①软击穿（可逆性）：部分电流流经缺陷或杂质通道，漏电流明显升高。
②硬击穿（不可逆性）：PN结完全损毁，出现永久短路或开路失效。
常见诱因包括：
系统正常工作电压接近或偶尔超出器件额定耐压。
PCB布线布局设计不足，局部电场增强导致提前击穿。
选型时未考虑足够的电压裕量（推荐≥20~30%）。
应对策略：
严格按系统最大工作电压（含浪涌、电压波动）选型，确保VRRM有足够裕量。
优化PCB布局，避免尖角、尖锐导体，降低局部电场集中的风险。
对于极高压场合，考虑多颗二极管串联使用，并设计均压电路。
三、浪涌电压失效：瞬态冲击下的防护挑战
即使在正常工作状态下，外部环境如雷击、电网浪涌、静电放电（ESD）、开关瞬态等，都可能在极短时间内在系统中引入远超额定耐压的瞬态过压。如果缺乏有效防护，这类浪涌会直接击穿二极管。尤其是高压系统中，单次浪涌的能量往往非常大，带来的冲击更具破坏性。
应对策略：
在高压输入端并联TVS二极管、压敏电阻或气体放电管，吸收大部分浪涌能量。
合理布置滤波器、电感或共模扼流圈，减少高频瞬态传导到敏感元件。
对于特别关键的节点，采用冗余设计，如多级箝位、过压检测与切断电路。
在PCB上优化浪涌路径（低阻抗、短路径），避免冲击集中在单个二极管上。
总之，MDD高压二极管的失效，往往是多重因素叠加的结果，而过热、击穿和浪涌是最常见的三大主因。对于应用工程师而言，单纯依赖器件规格书远远不够，还必须结合系统实际，综合考虑电气、热、机械、环境和浪涌等多方面压力，制定全方位的设计和防护策略。
作为FAE，我建议工程师们在高压系统设计中，始终坚持“预防优于补救”的原则：优化选型、布局、散热、保护电路，尽可能降低失效的诱因。只有这样，才能确保高压系统的长期稳定、可靠、安全运行。