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功率MOS管-损坏功率MOS管的五种模式解析

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-05-31 浏览:-

壹芯微作为国内专业生产二三极管的生产厂家,生产技术已经是非常的成熟,进口的测试仪器,可以很好的帮组到客户朋友稳定好品质,也有专业的工程师在把控稳定质量,协助客户朋友解决一直客户自身解决不了的问题,每天会分享一些知识或者客户的一些问题,今天我们分享的是,功率MOS管-损坏功率MOS管的五种模式解析,请看下方

MOSFET是较常使用的一类功率器件。“MOSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的缩写,译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。所谓功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安),用于功率输出级的器件。功率MOSFET可分为增强型和耗尽型,按沟道分又可分为N沟道型和P沟道型。

做开关电源,常用功率MOSFET。一般而言,MOS管制造商采用RDS(ON)参数来定义导通阻抗;对ORing FET应用来说,RDS(ON)也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。

若设计人员试图开发尺寸最小、成本最低的电源,低导通阻抗更是加倍的重要。在电源设计中,每个电源常常需要多个ORing MOS管并行工作,需要多个器件来把电流传送给负载。在许多情况下,设计人员必须并联MOS管,以有效降低RDS(ON)。在DC电路中,并联电阻性负载的等效阻抗小于每个负载单独的阻抗值。比如,两个并联的2Ω电阻相当于一个1Ω的电阻。因此,一般来说,一个低RDS(ON)值的MOS管,具备大额定电流,就可以让设计人员把电源中所用MOS管的数目减至最少。

除了RDS(ON)之外,在MOS管的选择过程中还有几个MOS管参数也对电源设计人员非常重要。许多情况下,设计人员应该密切关注数据手册上的安全工作区(SOA)曲线,该曲线同时描述了漏极电流和漏源电压的关系。基本上,SOA定义了MOSFET能够安全工作的电源电压和电流。在ORing FET应用中,首要问题是:在"完全导通状态"下FET的电流传送能力。实际上无需SOA曲线也可以获得漏极电流值。

损坏功率MOS管功率五种模式

第一种:雪崩

如果在漏极-源极间外加超出器件额定VDSS的电涌电压,而且达到击穿电压V(BR)DSS (根据击穿电流其值不同),并超出一定的能量后就发生破坏的现象。

在介质负载的开关运行断开时产生的回扫电压,或者由漏磁电感产生的尖峰电压超出功率MOSFET的漏极额定耐压并进入击穿区而导致破坏的模式会引起雪崩破坏。

典型电路:

功率MOS管

第二种:器件发热损坏

由超出安全区域引起发热而导致的。发热的原因分为直流功率和瞬态功率两种。

直流功率原因:外加直流功率而导致的损耗引起的发热

●导通电阻RDS(on)损耗(高温时RDS(on)增大,导致一定电流下,功耗增加)

●由漏电流IDSS引起的损耗(和其他损耗相比极小)

瞬态功率原因:外加单触发脉冲

●负载短路

●开关损耗(接通、断开) *(与温度和工作频率是相关的)

●内置二极管的trr损耗(上下桥臂短路损耗)(与温度和工作频率是相关的)

器件正常运行时不发生的负载短路等引起的过电流,造成瞬时局部发热而导致破坏。另外,由于热量不相配或开关频率太高使芯片不能正常散热时,持续的发热使温度超出沟道温度导致热击穿的破坏。

功率MOS管

第三种:内置二极管破坏

在DS端间构成的寄生二极管运行时,由于在Flyback时功率MOSFET的寄生双极晶体管运行,导致此二极管破坏的模式。

功率MOS管

第四种:由寄生振荡导致的破坏

此破坏方式在并联时尤其容易发生

在并联功率MOS FET时未插入栅极电阻而直接连接时发生的栅极寄生振荡。高速反复接通、断开漏极-源极电压时,在由栅极-漏极电容Cgd(Crss)和栅极引脚电感Lg形成的谐振电路上发生此寄生振荡。当谐振条件(ωL=1/ωC)成立时,在栅极-源极间外加远远大于驱动电压Vgs(in)的振动电压,由于超出栅极-源极间额定电压导致栅极破坏,或者接通、断开漏极-源极间电压时的振动电压通过栅极-漏极电容Cgd和Vgs波形重叠导致正向反馈,因此可能会由于误动作引起振荡破坏。

第五种:栅极电涌、静电破坏

功率MOS管

主要有因在栅极和源极之间如果存在电压浪涌和静电而引起的破坏,即栅极过电压破坏和由上电状态中静电在GS两端(包括安装和和测定设备的带电)而导致的栅极破坏

功率MOS管

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