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
. B" S a2 K7 O/ W1 L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。
1 O$ D# T: T. R" e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。0 r5 F" [1 c0 K! i
典型电路：

第二种：器件发热损坏1 g6 U2 o: Q: d# j6 w# @3 l
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。1 N9 m* e4 M+ S6 X
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）1 {9 i( N& r8 a" m
9 b! ?5 H' f4 U

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） R6 Q6 `$ f, ^$ P: C; w4 K! u

$ d7 S9 R0 H+ _# p _# H

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
m4 \8 F9 P. n" e2 l: l3 ]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，
) A) j! s8 ^& F/ ]" Q( E7 q导致此二极管破坏的模式。

第四种：由寄生振荡导致的破坏/ X8 `6 [& E; m7 X# f: D! _
此破坏方式在并联时尤其容易发生。
7 S' p- N$ F& e- L. h! [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 R# t! W7 ?: e! d
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。