MOSFET IC 使用盲点与对策

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1、MOSFETIC使用盲点与对策PowerMOSFETIC主要应用在功率电路终端输出段，由于使用上必需面对各种严苛的动作要求与环境考验，因此MOSFETIC经常在使用中遭到破坏，有鉴于此本文要探讨有关PowerMOSFETIC使用上的盲点与破坏机制，同时介绍各种对策技巧避免组件产生发热、损毁问题。PowerMOSFET的破坏模式表1是MOSFETIC应用领域与破坏模式一览。PowerMOSFET的破坏模式可分为五大类，分别是:⑴.溃散(Avalcache)破坏模式(又称为过电压破坏模式)当电洞(sur

2、ge)电压超过组件最大定额电压VDSS时，电洞电压会流到drain与source之间，严重时甚至会进入降伏电压V(BR)DSS领域，当电洞电压累积一定能量(温度、电流、dv/dt)时，就会引发组件损坏等后果。⑵.ASO(AreaofSafeOperation)破坏ASO破坏是指组件的最大定额drain电流ID，超过drain与source之间的电压VDSS与容许channel损失Pch所造成的破坏而言。由于它是过电流、过电压与过电力，超越安全动作领域造成的破坏现象，因此又称为发热要因破坏。发热要因可

3、分为连续性与过渡性两种，具体内容分别如下:•连续性发热a.在活性领域(模拟动作)以直流电力，或是一定的duty施加连续脉冲电力时，极易造成组件发热现象。b.ON阻抗RDS(on)造成的损失(尤其是温升造成该损失超越容许散热电力容量时)也会引起组件发热。c.drain与source之间的漏电电流IDSS造成的损失(无冷却风扇封装高温动作的场合除外，一般而言它比其它损失低)，也会引起组件发热。•过渡性发热a.脉冲性过大电力(又称为oneshot脉冲ASO破坏)也会造成组件发热现象。b.负载短路造成过大电

4、力(又称为负载短路ASO破坏)也会使组件出现发热现象，它与温度有依存性(与温度有互动关系)。c.switching损失(turnON，turnOFF时)造成的组件发热现象，它与动作频率有依存性。d.内建二极管(diode)逆回复时间trr造成的损失也会引起组件发热，它与温度、动作频率有依存关系。⑶.内建二极管的破坏它是指PowerMOSFET内建的二极管电压逆回复时，造成PowerMOSFET的寄生双极性晶体管(bipolartransistor)动作，进而引发组件破坏现象而言。(4).寄生波动破坏

5、现象主要原因是寄生电感(inductance)(gate、source、负载drain，与各电路连接之间的电感产生的现象)造成波动性振动电压，进而引发正复归与gateovershot电压导致组件遭到破坏。⑸.静电破坏(gatesurge造成的过电压)它可分为外部电力对PowerMOSFET的gate-source之间，施加surge过电压造成gate过电压破坏现象；以及人体、封装作业、量测设备等带静电物体，造成的gateESD(ElectroStaticDischarge)破坏现象等两大类。由于实际

6、上PowerMOSFET引发(trigger)的破坏原因错综复杂，因此必需根据用途与动作要求，针对这些破坏模式进行事前分析，依此选择最适宜的组件才是根本解决对策，此外电路设计阶段，事前的电路定数与封装细节检讨，也是非常重要的一环。(a)民生、产业用◎:重要项目，使用上必需考虑电路定数、组件特性、破坏特性等等○:需注意项目(b)汽车产业用表1MOSFETIC应用领域与破坏模式一览Avalcache破坏与对策所谓「Avalcache破坏」是指诱导负载时，switching动作turnOFF产生的flyb

7、ack电压，或是drain负载的寄生电感产生的spike电压，超越PowerMOSFET的drain-source额定电压，并进入损毁(breakdown)领域导致组件发生破坏现象而言。图1分别是测试Avalcache破坏耐量的电路，以及Avalcache破坏的动作波形。如图所示它将电压波形的时段定义为组件溃散(Avalcache)期间。假设组件发生surge电压，即使该surge峰值电压Vds(peak)是在VDSS(最大额定值)

8、入Avalcache降伏领域)，然而组件的实质耐压V(BR)DSS会出现掉入Avalcache范围，与无掉入Avalcache范围之虞两种可能，因此笔者建议选择组件时最好采用保证Avalcache耐量的MOSFETIC比较妥当。Avalcache耐量保证组件对Avalcache电流定额IAP、Avalanche能量(energy)值EAR都有严谨规范，它可用下列数学公式表示:L负载造成的能量一般是用E=(1/2)LI2表示，需注意的是（）括号内的项次，它意味着即使相同