功率MOS管的损坏机理介绍

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1、功率MOS管的损坏机理介绍功率MOS管的损坏机理介绍此文主要参考renasus功率二极管应用说明，考虑大部分人比较懒，有针对性的分成儿个部分，第一个部分是介绍，就是木文，以后会把对策和一些口己的考虑加上去。雪崩破坏如果在漏极-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：器件发热损坏由超出安全区域

2、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)

3、舜态功率原因：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tn、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屯流，造成瞬时同部发热而导致破坏。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岀

4、沟道温度导致热击穿的破坏。Tch上升一►Ron增大一>损耗变大一►壌翳Rgon)的温度系数a(Tch=25°C时.a=1.0)251.0401.09601.27801.51001.731202.01402.271502.41备注参照各别数据衰的Ron-Tc特性MOS功耗通态电阻损耗PON^D2*RDS(onXnaxxa*W1Id=8A8.649.411.013.014.917.319.620.8注fRos（on）的温度依存性Id=10A13.514.717.120.323.42730.632.5开关损耗MPs-tf/T•P(tf)55555

5、555注童依存工作築军全部功耗戸呛）P（DM）=PON*Ps•ds8A13.614.416.018.019.922.324.625.8R>L负絞的Ron損耗以及SWtfi耗的详细计算公式.參亀其他璃目lO«10A18.519.722.125.528.432.035.637.5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。破坏在二极管的耐压恢复期间发生^DS(on)Cgd〒rgGCgs丰内養二极管IP•n'在二极管的反向恢复运行时.如果di/dt陡然发生短路

6、，就会流入过大的恢复电流，使反向恢复时（期间B）的dV/dt陡升.可能导致漏极/源极间的寄生双极晶体管在栅极或者源极的一小部分区域运行而发上破坏如果分解调查破坏产品，就能在栅极或者源极的附近发现破坏痕迹•P沟道的情况，因为和NPN晶体管相比，寄生PNP晶体管的Mobility（载流子迁移率）小.而且通常hfe也低，所以此晶体管不易运行，也就不易发生破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MOSFET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

7、）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（3X1/3C）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。lyds(p)Ld000RdS(oo)1cgs—XT"丁®d<-CdWDS(on)RbLg:栅极引线电感（包括安装布线）Ls:源极引线电感（包括安装布线丿Ld:漏极引线电感（包括安装布线丿rg:MOS栅极电阻Rg

8、-rzRg：外

9、接栅极电阻jVgsCgs:栅极•源极电容Cgd:栅极・泻极电容Cds:漏极•源极电容功率MOSFET的并联等效电路由谐振引起的振动电压和谐振电路的选择性Q（=（dL/R=1/u）CR）成正比.通过（1）、（2）式表示在电容C、电感L中产生的电压Vc.VLCRVin:供给电压

10、宁CVc=Q•VinITTR.L.C的谐振电路Vc=(1/2rtfC)l=(1/(dCR)V=QV⑴VL=(2^fL)l=(u)L/R)V=QV(2)另外,Q=(dUR=1/o)CR=谐振頻率fr二一U-R2^VLC栅极电涌、静电破坏主耍有因在栅极和源极之间如果存在电压

11、浪涌和静电而引起的破坏，即栅极过电压破坏和市上屯状态中静屯在GS两端（包括安装和和测定设备的带屯）而导致的栅极破坏(VH)SS0一離毎契Dif肆皋「j破坏左品A*._(完全短路)