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MOS的6大失效原因 ,以及解决方案答案

信息来源:本站 日期:2017-06-06 

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MOS管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source和drain是能够对调的,他们都是在P型中构成的N型区。在多数状况下,这个两个区是一样的,即便两端对调也不会影响半导体器件的性能。这样的器件被以为是对称的。

目前在市场应用方面,排名第一的是消费类电子电源适配器产品。而MOS管的应用范畴排名第二的是计算机主板、NB、计算机类适配器、LCD显现器等产品,随着国情的开展计算机主板、计算机类适配器、LCD显现器对MOS管的需求有要超越消费类电子电源适配器的现象了。

第三的就属网络通讯、工业控制、汽车电子以及电力设备范畴了,这些产品关于MOS管的需求也是很大的,特别是如今汽车电子关于MOS管的需求直追消费类电子了。

下面对MOS失效的缘由总结以下六点,然后对1,2重点停止剖析:

1:雪崩失效(电压失效),也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超越MOSFET的额定电压,并且超越到达了一定的才能从而招致MOSFET失效。

2:SOA失效(电流失效),既超出MOSFET平安工作区惹起失效,分为Id超出器件规格失效以及Id过大,损耗过高器件长时间热积聚而招致的失效。

3:体二极管失效:在桥式、LLC等有用到体二极管停止续流的拓扑构造中,由于体二极管遭受毁坏而招致的失效。

4:谐振失效:在并联运用的过程中,栅极及电路寄生参数招致震荡惹起的失效。

5:静电失效:在秋冬时节,由于人体及设备静电而招致的器件失效。

6:栅极电压失效:由于栅极遭受异常电压尖峰,而招致栅极栅氧层失效。

雪崩失效剖析(电压失效)

到底什么是雪崩失效呢,简单来说MOSFET在电源板上由于母线电压、变压器反射电压、漏感尖峰电压等等系统电压叠加在MOSFET漏源之间,招致的一种失效形式。简而言之就是由于就是MOSFET漏源极的电压超越其规则电压值并到达一定的能量限度而招致的一种常见的失效形式。

下面的图片为雪崩测试的等效原理图,做为电源工程师能够简单理解下。

可能我们经常请求器件消费厂家对我们电源板上的MOSFET停止失效剖析,大多数厂家都仅仅给一个EAS.EOS之类的结论,那么到底我们怎样辨别能否是雪崩失效呢,下面是一张经过雪崩测试失效的器件图,我们能够停止比照从而肯定能否是雪崩失效。

雪崩失效的预防措施

雪崩失效归根结底是电压失效,因而预防我们着重从电压来思索。详细能够参考以下的方式来处置。

1:合理降额运用,目前行业内的降额普通选取80%-95%的降额,详细状况依据企业的保修条款及电路关注点停止选取。

2:合理的变压器反射电压。

3:合理的RCD及TVS吸收电路设计。

4:大电流布线尽量采用粗、短的规划构造,尽量减少布线寄生电感。

5:选择合理的栅极电阻Rg。

6:在大功率电源中,能够依据需求恰当的参加RC减震或齐纳二极管停止吸收。

SOA失效(电流失效)
再简单说下第二点,SOA失效

SOA失效是指电源在运转时异常的大电流和电压同时叠加在MOSFET上面,形成瞬时部分发热而招致的毁坏形式。或者是芯片与MOS散热器及封装不能及时到达热均衡招致热积聚,持续的发热使温度超越氧化层限制而招致的热击穿形式。

关于SOA各个线的参数限定值能够参考下面图片。

1:受限于最大额定电流及脉冲电流
2:受限于最大节温下的RDSON。
3:受限于器件最大的耗散功率。
4:受限于最大单个脉冲电流。

5:击穿电压BVDSS限制区

我们电源上的MOSFET,只需保证能器件处于上面限制区的范围内,就能有效的躲避由于MOSFET而招致的电源失效问题的产生。这个是一个非典型的SOA招致失效的一个解刨图,由于去过铝,可能看起来不那么直接,参考下。

SOA失效的预防措施:

1:确保在最差条件下,MOSFET的一切功率限制条件均在SOA限制线以内。

2:将OCP功用一定要做准确细致。在停止OCP点设计时,普通可能会取1.1-1.5倍电流余量的工程师居多,然后就依据IC的维护电压比方0.7V开端调试RSENSE电阻。有些有经历的人会将检测延迟时间、CISS对OCP实践的影响思索在内。但是此时有个更值得关注的参数,那就是MOSFET的Td(off)。它到底有什么影响呢,我们看下面FLYBACK电流波形图(图形不是太分明,非常负疚,倡议双击放大观看)。

从图中能够看出,电流波形在快到电流尖峰时,有个下跌,这个下跌点后又有一段的上升时间,这段时间其实质就是IC在检测到过流信号执行关断后,MOSFET自身也开端执行关断,但是由于器件自身的关断延迟,因而电流会有个二次上升平台,假如二次上升平台过大,那么在变压器余量设计缺乏时,就极有可能产生磁饱和的一个电流冲击或者电流超器件规格的一个失效。

3:合理的热设计余量,这个就不多说了,各个企业都有本人的降额标准,严厉执行就能够了,不行就加散热器。