详细分析功率MOS管的损坏原因

qian211111 · 发表于 2022-1-28 13:41

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第一种：雪崩破坏
6 ?5 Z( j$ }* a+ C5 r- W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。
* ^2 q2 P( u/ ^) ^) \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。
( f- g) j& O4 w$ g典型电路：

第二种：器件发热损坏
- o. \; W. }) h/ g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。& V$ g. `+ S3 l' b6 A
直流功率原因：外加直流功率而导致损耗引起的发热。

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）) O o; g, i/ B9 s' s3 S* w

3 r$ G( Z4 p8 J' ?

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）（与温度和工作频率相关）
内置二极管的trr损耗（上下桥臂短路损耗）（与温度和工作频率相关）
! N5 E# q5 u- f- \8 M
8 ^& P- F1 }* I4 d5 X" K

器件正常运行时不会发生负载短路而引起过电流，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。

第三种：内置二极管破坏
7 e' O0 |) H! P1 n% k) `$ r+ T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，: }+ C% F n0 d, F
导致此二极管破坏的模式。

第四种：由寄生振荡导致的破坏$ A& T$ f! ~6 L' d) O, e+ J) D3 }
此破坏方式在并联时尤其容易发生。& M n& f: Y. v' K$ Q2 F- m
在并联功率MOSFET时未插入栅极电阻而直接连接时发生的栅极寄生振荡。高频率反复接通、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（Vin）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。

第五种：栅极电涌、静电破坏4 {7 Z& f( C0 a
主要是在栅极和源极之间存在电压浪涌和静电而引起的破坏，即栅极过电压破坏和由上电状态中静电在GS两端（包括安装和和测定设备的带电）而导致的栅极破坏。