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【MOSFET失效模式】什么是dv/dt失效?-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2022-05-27 

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【MOSFET失效模式】什么是dv/dt失效?-KIA MOS管


dv/dt失效是MOSFET關(guān)斷時(shí)流經(jīng)寄生電容Cds的充電電流流過(guò)基極電阻RB,使寄生雙極晶體管導(dǎo)通而引起短路從而造成失效的現(xiàn)象。


dv/dt是單位時(shí)間內(nèi)的電壓變化量,vDS的上升坡度越陡,越容易發(fā)生MOSFET的dv/dt失效問(wèn)題。


一般來(lái)說(shuō),反向恢復(fù)特性越差,dv/dt的坡度越陡,越容易產(chǎn)生MOSFET的dv/dt失效。


什么是dv/dt失效

如下圖(2)所示,dv/dt失效是由于MOSFET關(guān)斷時(shí)流經(jīng)寄生電容Cds的瞬態(tài)充電電流流過(guò)基極電阻RB,導(dǎo)致寄生雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電位差vBE,使寄生雙極晶體管導(dǎo)通,引起短路并造成失效的現(xiàn)象。


通常,dv/dt越大(越陡),vBE的電位差就越大,寄生雙極晶體管越容易導(dǎo)通,從而越容易發(fā)生失效問(wèn)題。


MOSFET dv/dt失效

MOSFET的dv/dt失效電流路徑示意圖(藍(lán)色部分)


此外,在逆變器電路或Totem-Pole PFC等上下橋結(jié)構(gòu)的電路中,反向恢復(fù)電流Irr會(huì)流過(guò)MOSFET。受該反向恢復(fù)電流影響的dv/dt,可能會(huì)使寄生雙極晶體管誤導(dǎo)通,這一點(diǎn)需要注意。


dv/dt失效與反向恢復(fù)特性之間的關(guān)系可以通過(guò)雙脈沖測(cè)試來(lái)確認(rèn)。


雙脈沖測(cè)試的電路簡(jiǎn)圖如下:

MOSFET dv/dt失效

雙脈沖測(cè)試的電路簡(jiǎn)圖


dv/dt和反向恢復(fù)電流的仿真結(jié)果如下圖所示。設(shè)MOSFET①~③的柵極電阻RG和電源電壓vDD等電路條件相同,僅反向恢復(fù)特性不同。


圖中列出了Q1從續(xù)流工作轉(zhuǎn)換到反向恢復(fù)工作時(shí)的漏源電壓vDS和漏極電流(內(nèi)部二極管電流)ID。


MOSFET dv/dt失效

雙脈沖測(cè)試的仿真結(jié)果


一般情況下,與MOSFET①相比,MOSFET③可以說(shuō)是“反向恢復(fù)特性較差(Irr和trr大)”的產(chǎn)品。從這個(gè)仿真結(jié)果可以看出,反向恢復(fù)特性越差,dv/dt的坡度就越陡峭。


這一點(diǎn)通過(guò)流經(jīng)電容器的瞬態(tài)電流通常用I=C×dv/dt來(lái)表示也可以理解。此外,在上述仿真中,Irr的斜率(di/dt)均設(shè)置為相同條件,但當(dāng)di/dt陡峭時(shí),dv/dt也會(huì)變陡峭。


綜上所述,可以說(shuō),在橋式電路中使用MOSFET時(shí),反向恢復(fù)特性越差的MOSFET,發(fā)生MOSFET的dv/dt失效風(fēng)險(xiǎn)越大。



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