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MOS的6大(da)失效(xiao)原因(yin) ,以及解决方案(an)答案(an)

信息来(lai)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(jian)的性能。这(zhei)样的器件被(bei)以为是对称的。

目前在市场应(ying)用方面,排(pai)名(ming)第(di)一(yi)的(de)是消费类(lei)电(dian)子电(dian)源(yuan)适(shi)配器产品。而MOS管的(de)应(ying)用范畴排(pai)名(ming)第(di)二的(de)是计(ji)算机主(zhu)板、NB、计(ji)算机类(lei)适(shi)配器、LCD显现器等产品,随着国情的(de)开展(zhan)计(ji)算机主(zhu)板、计(ji)算机类(lei)适(shi)配器、LCD显现器对MOS管的(de)需求有要超越(yue)消费类(lei)电(dian)子电(dian)源(yuan)适(shi)配器的(de)现象(xiang)了。

第三的(de)(de)就属网络(luo)通讯、工业控制、汽车(che)电(dian)子(zi)(zi)以及电(dian)力设备(bei)范畴了,这些产品关于MOS管的(de)(de)需(xu)求(qiu)也是很大(da)的(de)(de),特别是如(ru)今汽车(che)电(dian)子(zi)(zi)关于MOS管的(de)(de)需(xu)求(qiu)直追(zhui)消费类(lei)电(dian)子(zi)(zi)了。

下面对MOS失效的缘(yuan)由总结(jie)以(yi)下六点,然后(hou)对1,2重(zhong)点停止剖析:

1:雪崩失效(xiao)(xiao)(电压(ya)失效(xiao)(xiao)),也就是我们常说的(de)(de)漏源(yuan)间(jian)的(de)(de)BVdss电压(ya)超越MOSFET的(de)(de)额定(ding)电压(ya),并(bing)且超越到达了一定(ding)的(de)(de)才能从(cong)而招致MOSFET失效(xiao)(xiao)。

2:SOA失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(电流失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)),既超(chao)出(chu)MOSFET平安工作区惹(re)起(qi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao),分为Id超(chao)出(chu)器(qi)件规(gui)格失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)以及Id过大,损耗(hao)过高器(qi)件长时间热积(ji)聚而(er)招致的失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)。

3:体(ti)二(er)极管(guan)失效(xiao):在桥(qiao)式、LLC等有(you)用到体(ti)二(er)极管(guan)停止续流(liu)的拓扑构造中(zhong),由于体(ti)二(er)极管(guan)遭受毁(hui)坏而招致的失效(xiao)。

4:谐振失(shi)效(xiao):在并联运用的(de)过程中,栅极及电(dian)路(lu)寄生参(can)数招致震荡惹(re)起(qi)的(de)失(shi)效(xiao)。

5:静电(dian)失(shi)效:在(zai)秋冬时节,由于(yu)人体及设备静电(dian)而(er)招致的器件(jian)失(shi)效。 

6:栅极(ji)电压失(shi)效:由于栅极(ji)遭受异常电压尖(jian)峰(feng),而(er)招(zhao)致栅极(ji)栅氧(yang)层失(shi)效。

雪崩(beng)失效剖析(电压失效)

到底什么(me)是雪崩失效呢,简(jian)(jian)单来说MOSFET在(zai)电(dian)源(yuan)板上由于(yu)母线(xian)电(dian)压(ya)(ya)、变(bian)压(ya)(ya)器(qi)反射电(dian)压(ya)(ya)、漏感尖峰电(dian)压(ya)(ya)等等系统电(dian)压(ya)(ya)叠加在(zai)MOSFET漏源(yuan)之间,招(zhao)致的(de)(de)一种失效形(xing)(xing)式。简(jian)(jian)而言(yan)之就是由于(yu)就是MOSFET漏源(yuan)极的(de)(de)电(dian)压(ya)(ya)超越其(qi)规则电(dian)压(ya)(ya)值并(bing)到达一定的(de)(de)能量限度而招(zhao)致的(de)(de)一种常见的(de)(de)失效形(xing)(xing)式。

下面(mian)的图片(pian)为雪崩(beng)测试的等效(xiao)原理图,做为电源工(gong)程师能够(gou)简单(dan)理解下。

可能(neng)我们(men)经常请(qing)求器(qi)件(jian)消费厂(chang)(chang)家对我们(men)电源(yuan)板上的(de)MOSFET停止失(shi)效(xiao)剖析,大多数厂(chang)(chang)家都仅(jin)仅(jin)给一个(ge)EAS.EOS之类的(de)结论,那么到(dao)底(di)我们(men)怎(zen)样辨别能(neng)否是雪(xue)崩(beng)失(shi)效(xiao)呢,下面是一张经过雪(xue)崩(beng)测试失(shi)效(xiao)的(de)器(qi)件(jian)图,我们(men)能(neng)够停止比(bi)照从而肯定能(neng)否是雪(xue)崩(beng)失(shi)效(xiao)。

雪崩失效的预防措施(shi)

 雪崩失效归根结底是电压(ya)失效,因而预防(fang)我(wo)们着重(zhong)从电压(ya)来(lai)思(si)索。详(xiang)细能够参考(kao)以下的方式来(lai)处(chu)置。

1:合理降额(e)运用,目前行业内(nei)的(de)降额(e)普(pu)通选(xuan)取80%-95%的(de)降额(e),详(xiang)细状况依(yi)据企业的(de)保(bao)修条款及(ji)电路关(guan)注点停止选(xuan)取。

2:合(he)理的变压器反射电压。

3:合理的(de)RCD及TVS吸(xi)收电(dian)路设计。

4:大(da)电流(liu)布(bu)线尽量采(cai)用粗(cu)、短(duan)的(de)规(gui)划构(gou)造(zao),尽量减少布(bu)线寄生电感。

5:选择合理的栅极电阻Rg。

 6:在大功率电(dian)源中,能够依据需求恰(qia)当(dang)的(de)参加RC减震(zhen)或齐纳二极管停止(zhi)吸(xi)收。


SOA失效(电流失效)
再(zai)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(qi)及封装不(bu)能及时到达热(re)均衡招致热(re)积聚(ju),持(chi)续的发热(re)使温度超越氧化层限制而(er)招致的热(re)击穿形式。

关于SOA各个线的参数(shu)限定值(zhi)能够参考下面图片(pian)。

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(dan)个(ge)脉冲(chong)电流。

5:击穿电压BVDSS限制区

我(wo)们电源(yuan)上的(de)MOSFET,只需保证能(neng)(neng)器件处于上面限制区的(de)范围内,就能(neng)(neng)有效的(de)躲避由于MOSFET而招致的(de)电源(yuan)失(shi)效问题的(de)产生。这个(ge)(ge)是(shi)一(yi)个(ge)(ge)非典型的(de)SOA招致失(shi)效的(de)一(yi)个(ge)(ge)解刨图(tu),由于去(qu)过铝,可能(neng)(neng)看起来不那么直接,参(can)考(kao)下。

SOA失效的(de)预(yu)防(fang)措施:

1:确保在最(zui)差(cha)条(tiao)件下,MOSFET的一(yi)切功率(lv)限制条(tiao)件均在SOA限制线以内。

2:将(jiang)OCP功用一定要(yao)做(zuo)准确细(xi)致(zhi)。在停止OCP点设计时,普通可(ke)能会取(qu)1.1-1.5倍电(dian)流余量(liang)的(de)(de)工程师居(ju)多,然后(hou)就依据IC的(de)(de)维护电(dian)压比(bi)方0.7V开端调试RSENSE电(dian)阻。有(you)(you)(you)(you)些有(you)(you)(you)(you)经(jing)历(li)的(de)(de)人会将(jiang)检测延迟时间(jian)、CISS对OCP实(shi)践(jian)的(de)(de)影响思索在内。但是(shi)此时有(you)(you)(you)(you)个更值得(de)关注的(de)(de)参(can)数,那就是(shi)MOSFET的(de)(de)Td(off)。它到底有(you)(you)(you)(you)什(shen)么影响呢,我们看下面(mian)FLYBACK电(dian)流波形(xing)图(图形(xing)不是(shi)太分明(ming),非常负疚,倡议双(shuang)击放大(da)观(guan)看)。

从图中能(neng)够看出(chu),电(dian)流波形在快(kuai)到电(dian)流尖峰时,有(you)(you)个下(xia)跌(die),这(zhei)(zhei)个下(xia)跌(die)点后又有(you)(you)一(yi)段的(de)(de)上升(sheng)时间(jian),这(zhei)(zhei)段时间(jian)其实(shi)质就是IC在检(jian)测到过流信号执行关(guan)断(duan)后,MOSFET自身也(ye)开(kai)端执行关(guan)断(duan),但是由于器(qi)(qi)件自身的(de)(de)关(guan)断(duan)延迟(chi),因而电(dian)流会有(you)(you)个二次上升(sheng)平台,假如二次上升(sheng)平台过大,那么在变(bian)压(ya)器(qi)(qi)余量设计缺乏时,就极有(you)(you)可能(neng)产(chan)生磁(ci)饱和的(de)(de)一(yi)个电(dian)流冲击或者(zhe)电(dian)流超器(qi)(qi)件规格的(de)(de)一(yi)个失效。

3:合理的热设计余(yu)量,这个(ge)就不(bu)多说了(le),各个(ge)企业都有本人的降额标准,严厉(li)执行就能够(gou)了(le),不(bu)行就加散热器。


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