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
( v7 k1 S! [5 r7 b4 t' K6 f* X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。
; e/ A2 e# w& u r3 g; ?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。
" V: q2 v4 H- r" x3 X# ?典型电路：

第二种：器件发热损坏
2 s, ?7 ~+ f% z5 k% H1 d g4 j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。
' F- }& N: Q" R; \2 ?' ?( d: R% R6 q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）4 z& g! j8 o! u/ K) _: w

% r. u' n3 r+ W& ]" [, ?# O

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）2 a+ i0 g' E8 c8 g& n: ^
5 e s4 l1 R. ^7 o

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/ j* Z8 x; S( n3 a
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，
4 m) d' o7 M; \4 V/ s. R8 |; i. `导致此二极管破坏的模式。

第四种：由寄生振荡导致的破坏
* T0 p" r# x1 v3 I) i8 |5 U此破坏方式在并联时尤其容易发生。7 o" `4 q! _- f1 ~
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
1 g" F/ k3 K* n. K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。