功率MOS管-損壞功率MOS管的五種模式分析-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-12-07　

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功率MOS管

MOSFET是較常使用的一類功率器件。“MOSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的縮寫，譯成中文是“金屬氧化物半導體場效應管”。它是由金屬、氧化物(SiO2或SiN)及半導體三種材料制成的器件。所謂功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能輸出較大的工作電流(幾安到幾十安)，用于功率輸出級的器件。功率MOSFET可分為增強型和耗盡型，按溝道分又可分為N溝道型和P溝道型。

做開關電源，常用功率MOSFET。一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)參數來定義導通阻抗;對ORing FET應用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。數據手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅動)電壓VGS以及流經開關的電流有關，但對于充分的柵極驅動，RDS(ON)是一個相對靜態參數。

若設計人員試圖開發尺寸最小、成本最低的電源，低導通阻抗更是加倍的重要。在電源設計中，每個電源常常需要多個ORing MOS管并行工作，需要多個器件來把電流傳送給負載。在許多情況下，設計人員必須并聯MOS管，以有效降低RDS(ON)。在DC電路中，并聯電阻性負載的等效阻抗小于每個負載單獨的阻抗值。比如，兩個并聯的2Ω電阻相當于一個1Ω的電阻。因此，一般來說，一個低RDS(ON)值的MOS管，具備大額定電流，就可以讓設計人員把電源中所用MOS管的數目減至最少。

除了RDS(ON)之外，在MOS管的選擇過程中還有幾個MOS管參數也對電源設計人員非常重要。許多情況下，設計人員應該密切關注數據手冊上的安全工作區(SOA)曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的關系。基本上，SOA定義了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。在ORing FET應用中，首要問題是：在"完全導通狀態"下FET的電流傳送能力。實際上無需SOA曲線也可以獲得漏極電流值。

損壞功率MOS管功率五種模式

第一種：雪崩

如果在漏極-源極間外加超出器件額定VDSS的電涌電壓，而且達到擊穿電壓V(BR)DSS （根據擊穿電流其值不同），并超出一定的能量后就發生破壞的現象。

在介質負載的開關運行斷開時產生的回掃電壓，或者由漏磁電感產生的尖峰電壓超出功率MOSFET的漏極額定耐壓并進入擊穿區而導致破壞的模式會引起雪崩破壞。

典型電路：

功率MOS管

第二種：器件發熱損壞

由超出安全區域引起發熱而導致的。發熱的原因分為直流功率和瞬態功率兩種。

直流功率原因：外加直流功率而導致的損耗引起的發熱

●導通電阻RDS(on)損耗（高溫時RDS(on)增大，導致一定電流下，功耗增加）

●由漏電流IDSS引起的損耗（和其他損耗相比極小）

瞬態功率原因：外加單觸發脈沖

●負載短路

●開關損耗（接通、斷開） *（與溫度和工作頻率是相關的）

●內置二極管的trr損耗（上下橋臂短路損耗）（與溫度和工作頻率是相關的）

器件正常運行時不發生的負載短路等引起的過電流，造成瞬時局部發熱而導致破壞。另外，由于熱量不相配或開關頻率太高使芯片不能正常散熱時，持續的發熱使溫度超出溝道溫度導致熱擊穿的破壞。

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第三種：內置二極管破壞

在DS端間構成的寄生二極管運行時，由于在Flyback時功率MOSFET的寄生雙極晶體管運行，導致此二極管破壞的模式。

功率MOS管

第四種：由寄生振蕩導致的破壞

此破壞方式在并聯時尤其容易發生

在并聯功率MOS FET時未插入柵極電阻而直接連接時發生的柵極寄生振蕩。高速反復接通、斷開漏極-源極電壓時，在由柵極-漏極電容Cgd(Crss)和柵極引腳電感Lg形成的諧振電路上發生此寄生振蕩。當諧振條件(ωL=1/ωC)成立時，在柵極-源極間外加遠遠大于驅動電壓Vgs(in)的振動電壓，由于超出柵極-源極間額定電壓導致柵極破壞，或者接通、斷開漏極-源極間電壓時的振動電壓通過柵極-漏極電容Cgd和Vgs波形重疊導致正向反饋，因此可能會由于誤動作引起振蕩破壞。

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