soa|MOSFET失效的6大原因分析,建议收藏( 二 )


四、谐振失效
在并联功率MOSFET时未插入栅极电阻而直接连接时发生的栅极寄生振荡 。 高速反复接通、断开漏极-源极电压时 , 在由栅极-漏极电容Cgd(Crss)和栅极引脚电感Lg形成的谐振电路上发生此寄生振荡 。 当谐振条件(ωL=1/ωC)成立时 , 在栅极-源极间外加远远大于驱动电压Vgs(in)的振动电压 , 由于超出栅极-源极间额定电压导致栅极破坏 , 或者接通、断开漏极-源极间电压时的振动电压通过栅极-漏极电容Cgd和Vgs波形重叠导致正向反馈 , 因此可能会由于误动作引起振荡破坏 。
谐振失效预防措施:
电阻可以抑制振荡 , 是因为阻尼的作用 。 但栅极串接一个小电阻 , 并非解决振荡阻尼问题 。 主要还是驱动电路阻抗匹配的原因 , 和调节功率管开关时间的原因 。
五、静电失效
静电的基本物理特征为:有吸引或排斥的力量;有电场存在 , 与大地有电位差;会产生放电电流 。 这三种情形会对电子元件造成以下影响:
1、元件吸附灰尘 , 改变线路间的阻抗 , 影响元件的功能和寿命;
2、因电场或电流破坏元件绝缘层和导体 , 使元件不能工作(完全破坏);
3、因瞬间的电场软击穿或电流产生过热 , 使元件受伤 , 虽然仍能工作 , 但是寿命受损 。
静电失效的预防措施:
MOS电路输入端的保护二极管 , 其导通时电流容限一般为1mA在可能出现过大瞬态输入电流(超过10mA)时 , 应串接输入保护电阻 。 由于初期设计时没有加入保护电阻 , 所以这也是MOS管可能击穿的原因 , 而通过更换一个内部有保护电阻的MOS管应可防止此种失效的发生 。 还有由于保护电路吸收的瞬间能量有限 , 太大的瞬间信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用 。 所以焊接时电烙铁必须可靠接地 , 以防漏电击穿器件输入端 , 一般使用时 , 可断电后利用电烙铁的余热进行焊接 , 并先焊其接地管脚 。
六、栅极电压失效
栅极的异常高压来源主要有以下3种原因:
1、在生产、运输、装配过程中的静电 。
2、由器件及电路寄生参数在电源系统工作时产生的高压谐振 。
3、在高压冲击时 , 高电压通过Ggd传输到栅极(在雷击测试时 , 这种原因导致的失效较为常见) 。
至于PCB污染等级、电气间隙及其它高压击穿IC后进入栅极等现象就不做过多解释 。
栅极电压失效的预防措施:
【soa|MOSFET失效的6大原因分析,建议收藏】栅源间的过电压保护 , 即如果栅源间的阻抗过高 , 则漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极而产生相当高的UGS电压过冲 , 这一电压会引起栅极氧化层永久性损坏 , 如果是正方向的UGS瞬态电压还会导致器件的误导通 。 为此要适当降低栅极驱动电路的阻抗 , 在栅源之间并接阻尼电阻或并接稳压值约20V的稳压管 。 特别要注意防止栅极开路工作 。
其次是漏极间的过电压防护 。 如果电路中有电感性负载 , 则当器件关断时 , 漏极电流的突变(di/dt)会产生比电源电压高的多的漏极电压过冲 , 导致器件损坏 。 应采取稳压管箝位 , RC箝位或RC抑制电路等保护措施 。
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