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
& m) }. k n( v( [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。, N% k" k& p! J7 Z5 |2 Z% Z5 q: c
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。+ M' L( n2 _- g& K! a7 D1 s! C
典型电路：

第二种：器件发热损坏5 W9 j6 I9 x: D6 `) S
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。
- @2 _8 f: ^0 k; Q0 o4 l; `* R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）& s c2 O: y6 P4 @' \( n

/ R' a7 G" @* ~

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）
. }6 M! w0 j! P; q/ G$ |4 m- {* _ 8 S- _7 a5 A/ @# l

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8 f) o& K! d" u f u
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，+ b+ G, q% i( P; D
导致此二极管破坏的模式。

第四种：由寄生振荡导致的破坏9 D4 Q m* V% w0 N% {
此破坏方式在并联时尤其容易发生。
) T# J# Z) a2 h/ \& e+ e/ ^) I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
& G% B, F+ Y' X% t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。