MOSFET失效原因全分析,總結(jié)后就6點(diǎn)
出處:玩轉(zhuǎn)電子技術(shù)設(shè)計(jì) 發(fā)布于:2018-08-10 14:37:48
MOS管的檢測(cè)主要是判斷MOS管漏電、短路、斷路、放大。其步驟如下:
1、把紅筆接到MOS的源極S上,黑筆接到MOS管的漏極上,好的表針指示應(yīng)該是無(wú)窮大。如果有阻值沒被測(cè)MOS管有漏電現(xiàn)象。
2、用一只100KΩ-200KΩ的電阻連在柵極和源極上,然后把紅筆接到MOS的源極S上,黑筆接到MOS管的漏極上,這時(shí)表針指示的值一般是0,這時(shí)是下電荷通過(guò)這個(gè)電阻對(duì)MOS管的柵極充電,產(chǎn)生柵極電場(chǎng),由于電場(chǎng)產(chǎn)生導(dǎo)致導(dǎo)電溝道致使漏極和源極導(dǎo)通,故萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度大,放電性越好。
3、把連接?xùn)艠O和源極的電阻移開,萬(wàn)用表紅黑筆不變,如果移開電阻后表針慢慢逐步退回到高阻或無(wú)窮大,則MOS管漏電,不變則完好。
4、然后一根導(dǎo)線把MOS管的柵極和源極連接起來(lái),如果指針立即返回?zé)o窮大,則MOS完好。
下面對(duì)MOS失效的原因總結(jié)以下六點(diǎn):
1:雪崩失效(電壓失效),也就是我們常說(shuō)的漏源間的BVdss電壓超過(guò)MOSFET的額定電壓,并且超過(guò)達(dá)到了一定的能力從而導(dǎo)致MOSFET失效。
2:SOA失效(電流失效),既超出MOSFET安全工作區(qū)引起失效,分為Id超出器件規(guī)格失效以及Id過(guò)大,損耗過(guò)高器件長(zhǎng)時(shí)間熱積累而導(dǎo)致的失效。
3:體二極管失效:在橋式、LLC等有用到體二極管進(jìn)行續(xù)流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,由于體二極管遭受破壞而導(dǎo)致的失效。
4:諧振失效:在并聯(lián)使用的過(guò)程中,柵極及電路寄生參數(shù)導(dǎo)致震蕩引起的失效。
5:靜電失效:在秋冬季節(jié),由于人體及設(shè)備靜電而導(dǎo)致的器件失效。
6:柵極電壓失效:由于柵極遭受異常電壓尖峰,而導(dǎo)致柵極柵氧層失效。
雪崩失效分析(電壓失效)
到底什么是雪崩失效呢,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)MOSFET在電源板上由于母線電壓、變壓器反射電壓、漏感尖峰電壓等等系統(tǒng)電壓疊加在MOSFET漏源之間,導(dǎo)致的一種失效模式。簡(jiǎn)而言之就是由于就是MOSFET漏源極的電壓超過(guò)其規(guī)定電壓值并達(dá)到一定的能量限度而導(dǎo)致的一種常見的失效模式。
雪崩失效的預(yù)防措施
雪崩失效歸根結(jié)底是電壓失效,因此預(yù)防我們著重從電壓來(lái)考慮。具體可以參考以下的方式來(lái)處理。
1:合理降額使用,目前行業(yè)內(nèi)的降額一般選取80%-95%的降額,具體情況根據(jù)企業(yè)的保修條款及電路關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行選取。
2:合理的變壓器反射電壓。
3:合理的RCD及TVS吸收電路設(shè)計(jì)。
4:大電流布線盡量采用粗、短的布局結(jié)構(gòu),盡量減少布線寄生電感。
5:選擇合理的柵極電阻Rg。
6:在大功率電源中,可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)募尤隦C減震或齊納二極管進(jìn)行吸收。
SOA失效是指電源在運(yùn)行時(shí)異常的大電流和電壓同時(shí)疊加在MOSFET上面,造成瞬時(shí)局部發(fā)熱而導(dǎo)致的破壞模式。或者是芯片與散熱器及封裝不能及時(shí)達(dá)到熱平衡導(dǎo)致熱積累,持續(xù)的發(fā)熱使溫度超過(guò)氧化層限制而導(dǎo)致的熱擊穿模式。
我們電源上的MOSFET,只要保證能器件處于上面限制區(qū)的范圍內(nèi),就能有效的規(guī)避由于MOSFET而導(dǎo)致的電源失效問(wèn)題的產(chǎn)生。
這個(gè)是一個(gè)非典型的SOA導(dǎo)致失效的一個(gè)解刨圖,由于去過(guò)鋁,可能看起來(lái)不那么直接,參考下。
1:確保在差條件下,MOSFET的所有功率限制條件均在SOA限制線以內(nèi)。
2:將OCP功能一定要做細(xì)致。
在進(jìn)行OCP點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí),一般可能會(huì)取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多,然后就根據(jù)IC的保護(hù)電壓比如0.7V開始調(diào)試RSENSE電阻。有些有經(jīng)驗(yàn)的人會(huì)將檢測(cè)延遲時(shí)間、CISS對(duì)OCP實(shí)際的影響考慮在內(nèi)。但是此時(shí)有個(gè)更值得關(guān)注的參數(shù),那就是MOSFET的Td(off)。它到底有什么影響呢,我們看下面FLYBACK電流波形圖(圖形不是太清楚,十分抱歉,建議雙擊放大觀看)。
3:合理的熱設(shè)計(jì)余量,這個(gè)就不多說(shuō)了,各個(gè)企業(yè)都有自己的降額規(guī)范,嚴(yán)格執(zhí)行就可以了,不行就加散熱器。
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