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MOS的(de)6大失效原因 ,以及解决方(fang)案(an)答(da)案(an)

信息来源: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(ban)导体器件的性能。这(zhei)样的器件被以为是对称(cheng)的。

目前(qian)在(zai)市(shi)场应用方面(mian),排(pai)名第一(yi)的(de)(de)(de)是消费类(lei)电(dian)子电(dian)源适(shi)配(pei)(pei)器产品。而MOS管的(de)(de)(de)应用范畴排(pai)名第二的(de)(de)(de)是计算(suan)机(ji)主板、NB、计算(suan)机(ji)类(lei)适(shi)配(pei)(pei)器、LCD显现(xian)器等产品,随着国情的(de)(de)(de)开展计算(suan)机(ji)主板、计算(suan)机(ji)类(lei)适(shi)配(pei)(pei)器、LCD显现(xian)器对MOS管的(de)(de)(de)需求有要(yao)超越消费类(lei)电(dian)子电(dian)源适(shi)配(pei)(pei)器的(de)(de)(de)现(xian)象了。

第(di)三的(de)就属网络通(tong)讯、工业(ye)控(kong)制、汽车电(dian)(dian)子以及电(dian)(dian)力设备范畴了,这些产品关(guan)于MOS管的(de)需(xu)(xu)求(qiu)也是(shi)很大的(de),特(te)别是(shi)如今汽车电(dian)(dian)子关(guan)于MOS管的(de)需(xu)(xu)求(qiu)直追(zhui)消(xiao)费类电(dian)(dian)子了。

 下(xia)面对(dui)MOS失(shi)效的缘(yuan)由(you)总(zong)结以下(xia)六点,然后对(dui)1,2重点停(ting)止剖析:

1:雪崩失效(电(dian)压失效),也就是我们(men)常说的(de)漏源间的(de)BVdss电(dian)压超越MOSFET的(de)额(e)定电(dian)压,并且(qie)超越到(dao)达了一定的(de)才能(neng)从而招致(zhi)MOSFET失效。

2:SOA失效(xiao)(xiao)(电流失效(xiao)(xiao)),既超(chao)出MOSFET平(ping)安工作区惹起失效(xiao)(xiao),分(fen)为Id超(chao)出器件规格失效(xiao)(xiao)以及(ji)Id过大(da),损耗过高器件长时间(jian)热(re)积(ji)聚而招致(zhi)的失效(xiao)(xiao)。

3:体(ti)(ti)二极(ji)管(guan)失效:在桥式、LLC等有(you)用(yong)到(dao)体(ti)(ti)二极(ji)管(guan)停止续流的拓(tuo)扑构造中,由于体(ti)(ti)二极(ji)管(guan)遭受(shou)毁坏(huai)而招致的失效。

4:谐振失(shi)效:在(zai)并联(lian)运用的(de)(de)过程中,栅(zha)极及电(dian)路寄(ji)生参数招致震荡(dang)惹起(qi)的(de)(de)失(shi)效。

5:静电失(shi)效:在秋(qiu)冬时(shi)节,由于人体及设备静电而招致的器件失(shi)效。 

6:栅极(ji)电(dian)压失效(xiao):由(you)于栅极(ji)遭(zao)受异常电(dian)压尖峰,而招致栅极(ji)栅氧层失效(xiao)。

雪崩(beng)失效(xiao)剖析(电压(ya)失效(xiao))

到底(di)什么是(shi)雪崩失效呢,简(jian)单来说MOSFET在(zai)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源板上由于(yu)母(mu)线电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)、变压(ya)(ya)器反(fan)射电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)、漏(lou)感尖峰电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)等等系统电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)叠加在(zai)MOSFET漏(lou)源之间,招致的(de)一种失效形(xing)式。简(jian)而言之就是(shi)由于(yu)就是(shi)MOSFET漏(lou)源极的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)超(chao)越其规则(ze)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)值并到达(da)一定的(de)能量限度(du)而招致的(de)一种常(chang)见的(de)失效形(xing)式。

下(xia)面的图(tu)(tu)片(pian)为(wei)雪(xue)崩测试的等效原(yuan)理(li)图(tu)(tu),做为(wei)电源(yuan)工(gong)程师能够简(jian)单理(li)解下(xia)。

可能(neng)我(wo)们(men)经(jing)常(chang)请求器件(jian)(jian)消费厂家对我(wo)们(men)电源板上的MOSFET停止失(shi)效剖析,大多(duo)数厂家都仅仅给一个(ge)EAS.EOS之类的结论,那么到底我(wo)们(men)怎样辨别能(neng)否是(shi)雪崩失(shi)效呢,下面是(shi)一张(zhang)经(jing)过雪崩测试失(shi)效的器件(jian)(jian)图,我(wo)们(men)能(neng)够(gou)停止比照(zhao)从(cong)而(er)肯(ken)定能(neng)否是(shi)雪崩失(shi)效。

雪(xue)崩失效的(de)预防措(cuo)施

雪崩失(shi)效(xiao)归根(gen)结底是(shi)电(dian)压失(shi)效(xiao),因而(er)预防我们着重从电(dian)压来思索。详细能(neng)够参考以下的方式来处置。

1:合理降(jiang)额(e)运用(yong),目(mu)前行业内的(de)降(jiang)额(e)普(pu)通选(xuan)(xuan)取80%-95%的(de)降(jiang)额(e),详细(xi)状(zhuang)况依据企业的(de)保修(xiu)条款及电路关注点停止选(xuan)(xuan)取。

2:合理的变压器反(fan)射(she)电压。

3:合(he)理的RCD及TVS吸收电路(lu)设计。

4:大电流布线尽(jin)量采用粗(cu)、短(duan)的规划构造,尽(jin)量减少布线寄生电感(gan)。

5:选(xuan)择(ze)合理的(de)栅极电(dian)阻Rg。

6:在大功率电源中,能够依(yi)据需求恰当的参(can)加RC减(jian)震或齐纳(na)二极管停止吸收(shou)。


SOA失效(电流失效)
再简单说下第二点,SOA失(shi)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(san)热(re)器(qi)及封(feng)装不能及时到达热均衡招致热积聚,持续的(de)发热使温度(du)超(chao)越氧化层限(xian)制而招致的(de)热击穿形(xing)式。

关(guan)于SOA各个线的(de)参数限定值能够(gou)参考(kao)下面图(tu)片。

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(zui)大单个脉(mai)冲电流。

5:击穿电压(ya)BVDSS限制区

我(wo)们电(dian)源上(shang)(shang)的(de)(de)MOSFET,只需保证能器件(jian)处于上(shang)(shang)面限(xian)制(zhi)区(qu)的(de)(de)范围内(nei),就能有(you)效的(de)(de)躲(duo)避由于MOSFET而(er)招致的(de)(de)电(dian)源失效问(wen)题的(de)(de)产生。这个(ge)(ge)是一(yi)个(ge)(ge)非(fei)典型的(de)(de)SOA招致失效的(de)(de)一(yi)个(ge)(ge)解(jie)刨图,由于去(qu)过铝,可能看起来不那么直接(jie),参考下。

SOA失效(xiao)的预防措施:

1:确保在最差条件下,MOSFET的一切功率限制(zhi)条件均在SOA限制(zhi)线(xian)以(yi)内。

2:将OCP功(gong)用一定要做准(zhun)确细致。在停(ting)止(zhi)OCP点设计时,普通可能(neng)会取1.1-1.5倍电流(liu)余量的(de)工(gong)程师居多,然后就依据IC的(de)维(wei)护电压比方0.7V开端(duan)调试RSENSE电阻。有些有经历的(de)人会将检测延迟时间、CISS对OCP实践的(de)影响思索在内。但是此时有个更(geng)值(zhi)得关注的(de)参(can)数,那(nei)就是MOSFET的(de)Td(off)。它到(dao)底有什么影响呢,我们看下面(mian)FLYBACK电流(liu)波形图(图形不是太分明,非常负疚,倡议双击放(fang)大观看)。

从图中能够看出,电流(liu)(liu)波形在快到电流(liu)(liu)尖峰时,有(you)(you)个下(xia)跌,这个下(xia)跌点后又(you)有(you)(you)一段(duan)的(de)上(shang)(shang)升时间,这段(duan)时间其实质就是(shi)IC在检测到过(guo)流(liu)(liu)信号执(zhi)行关断(duan)后,MOSFET自身(shen)也开(kai)端执(zhi)行关断(duan),但是(shi)由于器件自身(shen)的(de)关断(duan)延(yan)迟,因而电流(liu)(liu)会有(you)(you)个二次上(shang)(shang)升平台(tai),假如二次上(shang)(shang)升平台(tai)过(guo)大,那么(me)在变压器余量设计缺乏(fa)时,就极(ji)有(you)(you)可能产生磁饱和的(de)一个电流(liu)(liu)冲击或者电流(liu)(liu)超(chao)器件规(gui)格的(de)一个失(shi)效(xiao)。

3:合(he)理的(de)热设计余量(liang),这个(ge)就(jiu)不多说了(le)(le),各(ge)个(ge)企(qi)业(ye)都有本人(ren)的(de)降额标准,严厉(li)执行就(jiu)能(neng)够了(le)(le),不行就(jiu)加散(san)热器。


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