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MOS的6大失效原因 ,以及解決方案答案

信息來源:本站 日期:2017-06-06 

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MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是能夠?qū)φ{(diào)的,他們都是在P型中構(gòu)成的N型區(qū)。在多數(shù)狀況下,這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的,即便兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響半導(dǎo)體器件的性能。這樣的器件被以為是對(duì)稱的。

目前在市場應(yīng)用方面,排名第一的是消費(fèi)類電子電源適配器產(chǎn)品。而MOS管的應(yīng)用范疇排名第二的是計(jì)算機(jī)主板、NB、計(jì)算機(jī)類適配器、LCD顯現(xiàn)器等產(chǎn)品,隨著國情的開展計(jì)算機(jī)主板、計(jì)算機(jī)類適配器、LCD顯現(xiàn)器對(duì)MOS管的需求有要超越消費(fèi)類電子電源適配器的現(xiàn)象了。

第三的就屬網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)控制、汽車電子以及電力設(shè)備范疇了,這些產(chǎn)品關(guān)于MOS管的需求也是很大的,特別是如今汽車電子關(guān)于MOS管的需求直追消費(fèi)類電子了。

下面對(duì)MOS失效的緣由總結(jié)以下六點(diǎn),然后對(duì)1,2重點(diǎn)停止剖析:

1:雪崩失效(電壓失效),也就是我們常說的漏源間的BVdss電壓超越MOSFET的額定電壓,并且超越到達(dá)了一定的才能從而招致MOSFET失效。

2:SOA失效(電流失效),既超出MOSFET平安工作區(qū)惹起失效,分為Id超出器件規(guī)格失效以及Id過大,損耗過高器件長時(shí)間熱積聚而招致的失效。

3:體二極管失效:在橋式、LLC等有用到體二極管停止續(xù)流的拓?fù)錁?gòu)造中,由于體二極管遭受毀壞而招致的失效。

4:諧振失效:在并聯(lián)運(yùn)用的過程中,柵極及電路寄生參數(shù)招致震蕩惹起的失效。

5:靜電失效:在秋冬時(shí)節(jié),由于人體及設(shè)備靜電而招致的器件失效。

6:柵極電壓失效:由于柵極遭受異常電壓尖峰,而招致柵極柵氧層失效。

雪崩失效剖析(電壓失效)

到底什么是雪崩失效呢,簡單來說MOSFET在電源板上由于母線電壓、變壓器反射電壓、漏感尖峰電壓等等系統(tǒng)電壓疊加在MOSFET漏源之間,招致的一種失效形式。簡而言之就是由于就是MOSFET漏源極的電壓超越其規(guī)則電壓值并到達(dá)一定的能量限度而招致的一種常見的失效形式。

下面的圖片為雪崩測試的等效原理圖,做為電源工程師能夠簡單理解下。

可能我們經(jīng)常請(qǐng)求器件消費(fèi)廠家對(duì)我們電源板上的MOSFET停止失效剖析,大多數(shù)廠家都僅僅給一個(gè)EAS.EOS之類的結(jié)論,那么到底我們?cè)鯓颖鎰e能否是雪崩失效呢,下面是一張經(jīng)過雪崩測試失效的器件圖,我們能夠停止比照從而肯定能否是雪崩失效。

雪崩失效的預(yù)防措施

雪崩失效歸根結(jié)底是電壓失效,因而預(yù)防我們著重從電壓來思索。詳細(xì)能夠參考以下的方式來處置。

1:合理降額運(yùn)用,目前行業(yè)內(nèi)的降額普通選取80%-95%的降額,詳細(xì)狀況依據(jù)企業(yè)的保修條款及電路關(guān)注點(diǎn)停止選取。

2:合理的變壓器反射電壓。

3:合理的RCD及TVS吸收電路設(shè)計(jì)。

4:大電流布線盡量采用粗、短的規(guī)劃構(gòu)造,盡量減少布線寄生電感。

5:選擇合理的柵極電阻Rg。

6:在大功率電源中,能夠依據(jù)需求恰當(dāng)?shù)膮⒓覴C減震或齊納二極管停止吸收。


SOA失效(電流失效)
再簡單說下第二點(diǎn),SOA失效

SOA失效是指電源在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)異常的大電流和電壓同時(shí)疊加在MOSFET上面,形成瞬時(shí)部分發(fā)熱而招致的毀壞形式?;蛘呤切酒cMOS散熱器及封裝不能及時(shí)到達(dá)熱均衡招致熱積聚,持續(xù)的發(fā)熱使溫度超越氧化層限制而招致的熱擊穿形式。

關(guān)于SOA各個(gè)線的參數(shù)限定值能夠參考下面圖片。

1:受限于最大額定電流及脈沖電流
2:受限于最大節(jié)溫下的RDSON。
3:受限于器件最大的耗散功率。
4:受限于最大單個(gè)脈沖電流。

5:擊穿電壓BVDSS限制區(qū)

我們電源上的MOSFET,只需保證能器件處于上面限制區(qū)的范圍內(nèi),就能有效的躲避由于MOSFET而招致的電源失效問題的產(chǎn)生。這個(gè)是一個(gè)非典型的SOA招致失效的一個(gè)解刨圖,由于去過鋁,可能看起來不那么直接,參考下。

SOA失效的預(yù)防措施:

1:確保在最差條件下,MOSFET的一切功率限制條件均在SOA限制線以內(nèi)。

2:將OCP功用一定要做準(zhǔn)確細(xì)致。在停止OCP點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí),普通可能會(huì)取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多,然后就依據(jù)IC的維護(hù)電壓比方0.7V開端調(diào)試RSENSE電阻。有些有經(jīng)歷的人會(huì)將檢測延遲時(shí)間、CISS對(duì)OCP實(shí)踐的影響思索在內(nèi)。但是此時(shí)有個(gè)更值得關(guān)注的參數(shù),那就是MOSFET的Td(off)。它到底有什么影響呢,我們看下面FLYBACK電流波形圖(圖形不是太分明,非常負(fù)疚,倡議雙擊放大觀看)。

從圖中能夠看出,電流波形在快到電流尖峰時(shí),有個(gè)下跌,這個(gè)下跌點(diǎn)后又有一段的上升時(shí)間,這段時(shí)間其實(shí)質(zhì)就是IC在檢測到過流信號(hào)執(zhí)行關(guān)斷后,MOSFET自身也開端執(zhí)行關(guān)斷,但是由于器件自身的關(guān)斷延遲,因而電流會(huì)有個(gè)二次上升平臺(tái),假如二次上升平臺(tái)過大,那么在變壓器余量設(shè)計(jì)缺乏時(shí),就極有可能產(chǎn)生磁飽和的一個(gè)電流沖擊或者電流超器件規(guī)格的一個(gè)失效。

3:合理的熱設(shè)計(jì)余量,這個(gè)就不多說了,各個(gè)企業(yè)都有本人的降額標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)厲執(zhí)行就能夠了,不行就加散熱器。


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