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功率MOS管的五種損壞模式詳解

time : 2019-06-29 09:02       作者:凡億pcb

第一種: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,而且達到擊穿電壓V(BR)DSS (根據擊穿電流其值不同),并超出一定的能量后就發生破壞的現象。

在介質負載的開關運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MOSFET的漏極額定耐壓并進入擊穿區而導致破壞的模式會引起雪崩破壞。

典型電路:



第二種:器件發熱損壞


由超出安全區域引起發熱而導致的。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引起的發熱

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:外加單觸發脈沖

負載短路

開關損耗(接通、斷開) *(與溫度和工作頻率是相關的)

內置二極管的trr損耗(上下橋臂短路損耗)(與溫度和工作頻率是相關的)

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


第三種:內置二極管破壞



在DS端間構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,

導致此二極管破壞的模式。



第四種:由寄生振蕩導致的破壞



此破壞方式在并聯時尤其容易發生

在并聯功率MOS FET時未插入柵極電阻而直接連接時發生的柵極寄生振蕩。高速反復接通、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生此寄生振蕩。當諧振條件(ωL=1/ωC)成立時,在柵極-源極間外加遠遠大于驅動電壓Vgs(in)的振動電壓,由于超出柵極-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,因此可能會由于誤動作引起振蕩破壞。


第五種: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中靜電在GS兩端(包括安裝和和測定設備的帶電)而導致的柵極破壞