MOS管雪崩電流及雪崩電流在電路中的應(yīng)用-KIA MOS管

MOS管雪崩電流解析

雪崩電流在MOS管的數(shù)據(jù)表中表示為IAV，雪崩能量代表功率MOS管抗過(guò)壓沖擊的能力。

在調(diào)試過(guò)程中，選取一定的電感值，然后將電流增大，也就是功率MOS管開(kāi)通的時(shí)間增加，然后關(guān)斷，直到功率MOSFET損壞，對(duì)應(yīng)的大電流值就是大的雪崩電流。

IAV通常要將前面的調(diào)試值做70%或80%降額處理，所以它是一個(gè)可以保證的參數(shù)。一些功率MOS管供應(yīng)商會(huì)對(duì)這個(gè)參數(shù)在生產(chǎn)線上做100%全部檢測(cè)，由于有降額，所以不會(huì)損壞器件。

留意：測(cè)量雪崩能量時(shí)，功率MOS管運(yùn)作在UIS非鉗位開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，所以功率MOSFET不是運(yùn)作在放大區(qū)，而是運(yùn)作在可變電阻區(qū)和截止區(qū)。

所以大的雪崩電流IAV通常小于大的連續(xù)的漏極電流值ID。采用的電感值越大，雪崩電流值越小，但雪崩能量越大，生產(chǎn)線上需要調(diào)試時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)率越低。電感值太小，雪崩能量越小。

目前低壓的功率MOS管通常取0.1mH，此時(shí)，雪崩電流相對(duì)于大的連續(xù)的漏極電流值ID有明顯的改變，而且調(diào)試時(shí)間比較合適范圍。

MOS管雪崩電流在反激電源電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在MOS管選型時(shí)，工程師在很多時(shí)候會(huì)忽略一些MOS管的電氣參數(shù)，如MOS管的雪崩電流。有時(shí)候工程師就會(huì)納悶同樣的連續(xù)工作電流ID和導(dǎo)通電阻RDS(ON)，為什么雪崩電流不一樣？本文將討論如何理解MOS管雪崩電流在反激電源電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

首先我們要了解MOS管雪崩電流的兩個(gè)參數(shù)概念I(lǐng)AR和IAS，IAR是指重復(fù)脈沖下雪崩電流，IAS是指單次脈沖雪崩電流，可以看出IAR和IAS都是指的脈沖電流，而ID是持續(xù)工作的電流，因此雪崩電流和它沒(méi)有可比性。

接下來(lái)要知道MOS管在什么情況下會(huì)考慮雪崩電流，通常情況下，MOS管發(fā)生雪崩一定是MOS管的漏源極電壓超過(guò)了其耐壓值，比如在反激電源上比較明顯，漏極上的尖峰電壓會(huì)超出MOS管的耐壓，有時(shí)是連續(xù)的，有時(shí)也只有一次，像電源開(kāi)機(jī)的瞬間。

當(dāng)漏源電壓超過(guò)期耐壓值，MOS管就會(huì)被擊穿，但擊穿后不一定會(huì)壞。當(dāng)MOS管被脈沖高壓擊穿雪崩狀態(tài)就出現(xiàn)了，如圖1所示，但此時(shí)漏源電源并沒(méi)有被擊穿為零，而是維持在比標(biāo)稱耐壓更高的電壓，此時(shí)流過(guò)漏極的電流就是雪崩電流。

MOS管雪崩狀態(tài)VDS的波形曲線圖

不論是重復(fù)脈沖的雪崩，還是單次脈沖的雪崩，如果造成的能量過(guò)大，或者M(jìn)OS散熱不良，時(shí)間長(zhǎng)了都會(huì)造成MOS管因?yàn)檫^(guò)熱而損壞，此時(shí)需要對(duì)脈沖的寬度有一定的限制。

如圖2所示，TMA9N90H的IAR和EAR參數(shù)分別為7.5A和45mJ，假如TMA9N90H用于AC380V系列的反激電源中，直流電壓DC537V，考慮網(wǎng)壓±15%波動(dòng)和開(kāi)機(jī)瞬間1.5倍的浪涌尖峰，瞬間的尖峰會(huì)超過(guò)900V。

從參數(shù)表可以看出EAR=45mJ，若電壓為VDS=900V，IAR=7.5A，則反復(fù)流過(guò)的脈沖電流寬度t=EA/(VDS*IAR)= 45mJ/(900V*7.5A)=6.7us。也就是說(shuō)，如果TMA9N90H在工作時(shí)流過(guò)的脈沖電流寬度t=6.7us的話，就能承受7.5A的反復(fù)雪崩電流。

電氣特性參數(shù)表

由以上可以看出，只有當(dāng)MOS管上有過(guò)壓脈沖時(shí)，才需要考慮MOS管的雪崩電流，比如反激電源等應(yīng)用上。因此在選擇MOS管時(shí)耐壓一般要放10%的余量，但瞬時(shí)脈沖高壓也不要太過(guò)于擔(dān)心，有了雪崩效應(yīng)，在保證MOS管所能承受的雪崩能量前提下，是不會(huì)造成MOS管損壞的。

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