功率MOS管-损坏功率MOS管的五种模式分析-KIA MOS管

信息来源：本站　日期：2018-12-07　

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功率MOS管

MOSFET是较常使用的一类功率器件。“MOSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的缩写，译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。所谓功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安)，用于功率输出级的器件。功率MOSFET可分为增强型和耗尽型，按沟道分又可分为N沟道型和P沟道型。

做开关电源，常用功率MOSFET。一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)参数来定义导通阻抗;对ORing FET应用来说，RDS(ON)也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关，但对于充分的栅极驱动，RDS(ON)是一个相对静态参数。

若设计人员试图开发尺寸最小、成本最低的电源，低导通阻抗更是加倍的重要。在电源设计中，每个电源常常需要多个ORing MOS管并行工作，需要多个器件来把电流传送给负载。在许多情况下，设计人员必须并联MOS管，以有效降低RDS(ON)。在DC电路中，并联电阻性负载的等效阻抗小于每个负载单独的阻抗值。比如，两个并联的2Ω电阻相当于一个1Ω的电阻。因此，一般来说，一个低RDS(ON)值的MOS管，具备大额定电流，就可以让设计人员把电源中所用MOS管的数目减至最少。

除了RDS(ON)之外，在MOS管的选择过程中还有几个MOS管参数也对电源设计人员非常重要。许多情况下，设计人员应该密切关注数据手册上的安全工作区(SOA)曲线，该曲线同时描述了漏极电流和漏源电压的关系。基本上，SOA定义了MOSFET能够安全工作的电源电压和电流。在ORing FET应用中，首要问题是：在"完全导通状态"下FET的电流传送能力。实际上无需SOA曲线也可以获得漏极电流值。

损坏功率MOS管功率五种模式

第一种：雪崩

如果在漏极-源极间外加超出器件额定VDSS的电涌电压，而且达到击穿电压V(BR)DSS （根据击穿电流其值不同），并超出一定的能量后就发生破坏的现象。

在介质负载的开关运行断开时产生的回扫电压，或者由漏磁电感产生的尖峰电压超出功率MOSFET的漏极额定耐压并进入击穿区而导致破坏的模式会引起雪崩破坏。

典型电路：

功率MOS管

第二种：器件发热损坏

由超出安全区域引起发热而导致的。发热的原因分为直流功率和瞬态功率两种。

直流功率原因：外加直流功率而导致的损耗引起的发热

●导通电阻RDS(on)损耗（高温时RDS(on)增大，导致一定电流下，功耗增加）

●由漏电流IDSS引起的损耗（和其他损耗相比极小）

瞬态功率原因：外加单触发脉冲

●负载短路

●开关损耗（接通、断开） *（与温度和工作频率是相关的）

●内置二极管的trr损耗（上下桥臂短路损耗）（与温度和工作频率是相关的）

器件正常运行时不发生的负载短路等引起的过电流，造成瞬时局部发热而导致破坏。另外，由于热量不相配或开关频率太高使芯片不能正常散热时，持续的发热使温度超出沟道温度导致热击穿的破坏。

功率MOS管

第三种：内置二极管破坏

在DS端间构成的寄生二极管运行时，由于在Flyback时功率MOSFET的寄生双极晶体管运行，导致此二极管破坏的模式。

功率MOS管

第四种：由寄生振荡导致的破坏

此破坏方式在并联时尤其容易发生

在并联功率MOS FET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。

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