功率MOS管-損壞功率MOS管的五種模式分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-12-07
MOSFET是較常使用的一類功率器件?！癕OSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的縮寫，譯成中文是“金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管”。它是由金屬、氧化物(SiO2或SiN)及半導(dǎo)體三種材料制成的器件。所謂功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能輸出較大的工作電流(幾安到幾十安)，用于功率輸出級的器件。功率MOSFET可分為增強(qiáng)型和耗盡型，按溝道分又可分為N溝道型和P溝道型。
做開關(guān)電源，常用功率MOSFET。一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗;對ORing FET應(yīng)用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅(qū)動)電壓VGS以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅(qū)動，RDS(ON)是一個相對靜態(tài)參數(shù)。
若設(shè)計人員試圖開發(fā)尺寸最小、成本最低的電源，低導(dǎo)通阻抗更是加倍的重要。在電源設(shè)計中，每個電源常常需要多個ORing MOS管并行工作，需要多個器件來把電流傳送給負(fù)載。在許多情況下，設(shè)計人員必須并聯(lián)MOS管，以有效降低RDS(ON)。在DC電路中，并聯(lián)電阻性負(fù)載的等效阻抗小于每個負(fù)載單獨(dú)的阻抗值。比如，兩個并聯(lián)的2Ω電阻相當(dāng)于一個1Ω的電阻。因此，一般來說，一個低RDS(ON)值的MOS管，具備大額定電流，就可以讓設(shè)計人員把電源中所用MOS管的數(shù)目減至最少。
除了RDS(ON)之外，在MOS管的選擇過程中還有幾個MOS管參數(shù)也對電源設(shè)計人員非常重要。許多情況下，設(shè)計人員應(yīng)該密切關(guān)注數(shù)據(jù)手冊上的安全工作區(qū)(SOA)曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的關(guān)系?；旧?，SOA定義了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。在ORing FET應(yīng)用中，首要問題是：在"完全導(dǎo)通狀態(tài)"下FET的電流傳送能力。實(shí)際上無需SOA曲線也可以獲得漏極電流值。
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(dá)到擊穿電壓V(BR)DSS （根據(jù)擊穿電流其值不同），并超出一定的能量后就發(fā)生破壞的現(xiàn)象。
在介質(zhì)負(fù)載的開關(guān)運(yùn)行斷開時產(chǎn)生的回掃電壓，或者由漏磁電感產(chǎn)生的尖峰電壓超出功率MOSFET的漏極額定耐壓并進(jìn)入擊穿區(qū)而導(dǎo)致破壞的模式會引起雪崩破壞。
典型電路：
由超出安全區(qū)域引起發(fā)熱而導(dǎo)致的。發(fā)熱的原因分為直流功率和瞬態(tài)功率兩種。
直流功率原因：外加直流功率而導(dǎo)致的損耗引起的發(fā)熱
●導(dǎo)通電阻RDS(on)損耗（高溫時RDS(on)增大，導(dǎo)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(tài)功率原因：外加單觸發(fā)脈沖
●負(fù)載短路
●開關(guān)損耗（接通、斷開） *（與溫度和工作頻率是相關(guān)的）
●內(nèi)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(guān)的）
器件正常運(yùn)行時不發(fā)生的負(fù)載短路等引起的過電流，造成瞬時局部發(fā)熱而導(dǎo)致破壞。另外，由于熱量不相配或開關(guān)頻率太高使芯片不能正常散熱時，持續(xù)的發(fā)熱使溫度超出溝道溫度導(dǎo)致熱擊穿的破壞。
在DS端間構(gòu)成的寄生二極管運(yùn)行時，由于在Flyback時功率MOSFET的寄生雙極晶體管運(yùn)行，導(dǎo)致此二極管破壞的模式。
此破壞方式在并聯(lián)時尤其容易發(fā)生
在并聯(lián)功率MOS FET時未插入柵極電阻而直接連接時發(fā)生的柵極寄生振蕩。高速反復(fù)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(fā)生此寄生振蕩。當(dāng)諧振條件(ωL=1/ωC)成立時，在柵極-源極間外加遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于驅(qū)動電壓Vgs(in)的振動電壓，由于超出柵極-源極間額定電壓導(dǎo)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(dǎo)致正向反饋，因此可能會由于誤動作引起振蕩破壞。
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(tài)中靜電在GS兩端（包括安裝和和測定設(shè)備的帶電）而導(dǎo)致的柵極破壞
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