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淺析功率型MOS管損壞模式

 

  一、雪崩破壞

  如果在漏極-源極間外加超出器件額定VDSS的電湧電壓,而且達到擊穿電壓V(BR)DSS(根據擊穿電流其值不同),並超出一定的能量後就發生破壞的現象。

  在1質負載的開關執行斷開時產生的回掃電壓,或者由漏磁電感產生的尖峰電壓超出功率MOS管的漏極額定耐壓並進入擊穿區而導致破壞的模式會引起雪崩破壞。

  典型電路:

       

  二、器件發熱損壞

  由超出安全區域弓|起發熱而導致的。發熱的原因分為直流功率和瞬態功率兩種。直流功率原因:外加直流功率而導致的損耗弓|起的發熱

  導通電阻RDS(on)損耗(高溫時RDS(on)增大,導致一定電流下,功耗增加)由漏電流IDSS引起的損耗(和其他損耗相比極小)瞬態功率原因:外加單觸發脈衝負載短路

  開關損耗(接通、斷開)*(與溫度和工作頻率是相關的)

  MOS管的rr損耗(上下橋臂短路損耗)(與溫度和工作頻率是相關的)

  器件正常執行時不發生的負載短路等弓|起的過電流,造成瞬時局部發熱而導致破壞。另外,由於熱量不相配或開關頻率太高使晶片不能正常散熱時,持續的發熱使溫度超出溝道溫度導致熱擊穿的破壞。

       

  三、內建二極體破壞

  在DS端間構成的MOS管執行時,由於在Flyback時功率MOS管的寄生雙極電晶體執行,導致此二極體破壞的模式。

       

  四、由寄生振盪導致的破壞此破壞方式在並聯時尤其容易發生

  在並聯功率MOS管時未插入柵極電阻而直接連線時發生的柵極寄生振盪。高速反覆接通、斷開漏極源極電壓時,在由柵極-漏極電容Cgd(rss)和柵極引腳電感Lg形成的諧振電路上發生此寄生振盪。當諧振條件(wL=1/wC)成立時,在柵極源極間外加遠遠大於驅動電壓Vgs(in)的振動電壓,由於超出柵極-源極間額定電壓導致柵極破壞,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波形重疊導致正向反饋,因此可能會由於誤動作弓起振盪破壞。

       

  五、柵極電湧、靜電破壞

  主要有因在柵極和源極之間如果存在電壓浪湧和靜電而弓起的破壞,即柵極過電壓破壞和由上電狀態中靜電在GS兩端(包括安裝和和測定裝置的帶電)而導致的柵極破壞