MOS管擊穿損壞的幾種情況:雪崩破壞,器件發(fā)熱損壞,內(nèi)置二極管破壞,由寄生振蕩導(dǎo)致的破壞,柵極電涌、靜電破壞。
1. 雪崩破壞
如果在漏極-源極間外加超出器件額定VDSS的電涌電壓,而且達(dá)到擊穿電壓V(BR)DSS (根據(jù)擊穿電流其值不同),并超出一定的能量后就發(fā)生破壞的現(xiàn)象。
在介質(zhì)負(fù)載的開關(guān)運行斷開時產(chǎn)生的回掃電壓,或者由漏磁電感產(chǎn)生的尖峰電壓超出功率MOSFET的漏極額定耐壓并進(jìn)入擊穿區(qū)而導(dǎo)致破壞的模式會引起雪崩破壞。
典型電路:
2.器件發(fā)熱損壞
由超出安全區(qū)域引起發(fā)熱而導(dǎo)致的。發(fā)熱的原因分為直流功率和瞬態(tài)功率兩種。
直流功率原因:外加直流功率而導(dǎo)致的損耗引起的發(fā)熱。
-導(dǎo)通電阻RDS(on)損耗(高溫時RDS(on)增大,導(dǎo)致一定電流下,功耗增加)
-由漏電流IDSS引起的損耗(和其他損耗相比極小)
瞬態(tài)功率原因:外加單觸發(fā)脈沖
-負(fù)載短路
-開關(guān)損耗(接通、斷開) *(與溫度和工作頻率是相關(guān)的)
-內(nèi)置二極管的trr損耗(上下橋臂短路損耗)(與溫度和工作頻率是相關(guān)的)
器件正常運行時不發(fā)生的負(fù)載短路等引起的過電流,造成瞬時局部發(fā)熱而導(dǎo)致破壞。另外,由于熱量不相配或開關(guān)頻率太高使芯片不能正常散熱時,持續(xù)的發(fā)熱使溫度超出溝道溫度導(dǎo)致熱擊穿的破壞。
3.內(nèi)置二極管破壞
在DS端間構(gòu)成的寄生二極管運行時,由于在Flyback時功率MOSFET的寄生雙極晶體管運行,導(dǎo)致此二極管破壞的模式。
4.由寄生振蕩導(dǎo)致的破壞
此破壞方式在并聯(lián)時尤其容易發(fā)生。
在并聯(lián)功率MOS FET時未插入柵極電阻而直接連接時發(fā)生的柵極寄生振蕩。高速反復(fù)接通、斷開漏極-源極電壓時,在由柵極-漏極電容Cgd(Crss)和柵極引腳電感Lg形成的諧振電路上發(fā)生此寄生振蕩。
當(dāng)諧振條件(ωL=1/ωC)成立時,在柵極-源極間外加遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于驅(qū)動電壓Vgs(in)的振動電壓,由于超出柵極-源極間額定電壓導(dǎo)致柵極破壞,或者接通、斷開漏極-源極間電壓時的振動電壓通過柵極-漏極電容Cgd和Vgs波形重疊導(dǎo)致正向反饋,因此可能會由于誤動作引起振蕩破壞。
5.柵極電涌、靜電破壞
主要有因在柵極和源極之間如果存在電壓浪涌和靜電而引起的破壞,即柵極過電壓破壞和由上電狀態(tài)中靜電在GS兩端(包括安裝和和測定設(shè)備的帶電)而導(dǎo)致的柵極破壞。
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