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    什么是MOS管的雪崩及mos管雪崩击穿原理!

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    文章出处:骊微电子责任编辑:电源管理芯片人气:-发表时间:2019-12-06 10:12
      什么是MOS管的雪崩,雪崩耐量,是指施加电压时的抗击穿性,当功率MOSFET在反向偏置时,受漏极电压、电流等电气量变化的影响,内部的载流子会被引发雪崩式倍增,导致功率MOSFET雪崩击穿,功率mosfet的雪崩耐量是芯片中功率器件的关键指标,影响开关电源安规及可靠性,因此选择雪崩耐量优异的分立器件或开关电源芯片是与电源系统可靠性紧密相关的。
      
      功率MOSFET由若干元胞并联组成,每一个元胞包含三极管N印i,二级管DP+ 和电容Cgs、Cgd及Cdb为VDMOS内部寄生的器件,这些由功率MOSFET内部PN结间形成的等效器件中的空穴及电子在高频时会受不同因素影响作用于功率M0SFET。
      
      正向导通时, 电子由源极表面反转层形成的沟道进入漏极,在此过程中,仅寄生体二极管在饱和区产生一个小小的电流分量,而进入稳态后,寄生二极管,三极管对功率MOSFET影响很小。
      
      当功率 MOSFET器件反向关断时,感性负载使漏端电压高于功率MOSFET的规格电压,这时会有两种情况一是漏端能量作用于功率MOSFET寄生体二极管上,将其击穿使功率MOSFET进入雪崩击穿,二是漏端电压变化率过大,引起寄生三极管Pi的基极串入电流使基极电压超过其开启电压从而激活三极管进入导通状态使功率MOSFET雪崩击穿。
      
      功率器件并不是触发雪崩就会损坏的,而是对雪崩能量有一定的承受能力,一般从以单脉冲雪崩耐量、重复雪崩耐量这两个特性来考量某个功率器件承受的雪崩耐量的强弱,当功率器件承受的雪崩耐量超过极限后,芯片最终会损坏。
      
      单脉冲雪崩发生时,持续的时间一般在微秒量级,由于热容的存在,瞬时热量不足以传递到芯片引线框和封装体,雪崩击穿位置的温度会急剧上升,当超过PN结极限温度时,芯片热击穿损坏,所以单脉冲雪崩的极限温度限制是PN结的热击穿温度,而非器件手册标称的最高工作温度Tjmax。
      
      重复雪崩主要有两种,一种是重复雪崩过程中芯片结温超过Tjmax,而带来的器件损坏;另一种表现为重复雪崩老化过程中,由于热载流子效应而带来的器件参数漂移,是一个缓慢退化的过程。
      
      无论是哪一种情况引发的雪崩击穿都会使功率MOSFET内的电荷激增,热量无法及时释放而导致功率MOSFET损坏,为更好配置功率MOSFET应用电路及客观评价功率MOSFET本身性能,对功率MOSFET的雪崩耐量进行测试显得尤为重要。

      对于那些在元件两端产生较大尖峰电压的应用场合,就要考虑器件的雪崩能量,电压尖峰所集中的能量主要由电感和电流所决定,因此对于反激的应用场合,电路关断时会产生较大的电压尖峰。通常的情况下,功率器件都会降额,从而留有足够的电压余量,但是一些电源在输出短路时,初级中会产生较大的电流,加上初级电感,器件就会有雪崩损坏的可能,因此在这样的应用条件下,就要考虑器件的雪崩能量。另外,由于一些电机的负载是感性负载,而启动和堵转过程中会产生极高的冲击电流,因此也要考虑器件的雪崩能量。
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