MOS的6大失效原因 ，以及解決方案答案
信息來源：本站 日期：2017-06-06
MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是能夠?qū)φ{(diào)的，他們都是在P型中構(gòu)成的N型區(qū)。在多數(shù)狀況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即便兩端對調(diào)也不會(huì)影響半導(dǎo)體器件的性能。這樣的器件被以為是對稱的。
目前在市場應(yīng)用方面，排名第一的是消費(fèi)類電子電源適配器產(chǎn)品。而MOS管的應(yīng)用范疇排名第二的是計(jì)算機(jī)主板、NB、計(jì)算機(jī)類適配器、LCD顯現(xiàn)器等產(chǎn)品，隨著國情的開展計(jì)算機(jī)主板、計(jì)算機(jī)類適配器、LCD顯現(xiàn)器對MOS管的需求有要超越消費(fèi)類電子電源適配器的現(xiàn)象了。
第三的就屬網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)控制、汽車電子以及電力設(shè)備范疇了，這些產(chǎn)品關(guān)于MOS管的需求也是很大的，特別是如今汽車電子關(guān)于MOS管的需求直追消費(fèi)類電子了。
下面對MOS失效的緣由總結(jié)以下六點(diǎn)，然后對1，2重點(diǎn)停止剖析：
1：雪崩失效(電壓失效)，也就是我們常說的漏源間的BVdss電壓超越MOSFET的額定電壓，并且超越到達(dá)了一定的才能從而招致MOSFET失效。
2：SOA失效(電流失效)，既超出MOSFET平安工作區(qū)惹起失效，分為Id超出器件規(guī)格失效以及Id過大，損耗過高器件長時(shí)間熱積聚而招致的失效。
3：體二極管失效：在橋式、LLC等有用到體二極管停止續(xù)流的拓?fù)錁?gòu)造中，由于體二極管遭受毀壞而招致的失效。
4：諧振失效：在并聯(lián)運(yùn)用的過程中，柵極及電路寄生參數(shù)招致震蕩惹起的失效。
5：靜電失效：在秋冬時(shí)節(jié)，由于人體及設(shè)備靜電而招致的器件失效。
6：柵極電壓失效：由于柵極遭受異常電壓尖峰，而招致柵極柵氧層失效。
雪崩失效剖析(電壓失效)
到底什么是雪崩失效呢，簡單來說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，招致的一種失效形式。簡而言之就是由于就是MOSFET漏源極的電壓超越其規(guī)則電壓值并到達(dá)一定的能量限度而招致的一種常見的失效形式。
下面的圖片為雪崩測試的等效原理圖，做為電源工程師能夠簡單理解下。
可能我們經(jīng)常請求器件消費(fèi)廠家對我們電源板上的MOSFET停止失效剖析，大多數(shù)廠家都僅僅給一個(gè)EAS.EOS之類的結(jié)論，那么到底我們怎樣辨別能否是雪崩失效呢，下面是一張經(jīng)過雪崩測試失效的器件圖，我們能夠停止比照從而肯定能否是雪崩失效。
雪崩失效的預(yù)防措施
雪崩失效歸根結(jié)底是電壓失效，因而預(yù)防我們著重從電壓來思索。詳細(xì)能夠參考以下的方式來處置。
1：合理降額運(yùn)用，目前行業(yè)內(nèi)的降額普通選取80%-95%的降額，詳細(xì)狀況依據(jù)企業(yè)的保修條款及電路關(guān)注點(diǎn)停止選取。
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、短的規(guī)劃構(gòu)造，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，能夠依據(jù)需求恰當(dāng)?shù)膮⒓覴C減震或齊納二極管停止吸收。
SOA失效(電流失效)
再簡單說下第二點(diǎn)，SOA失效
SOA失效是指電源在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)異常的大電流和電壓同時(shí)疊加在MOSFET上面，形成瞬時(shí)部分發(fā)熱而招致的毀壞形式。或者是芯片與MOS散熱器及封裝不能及時(shí)到達(dá)熱均衡招致熱積聚，持續(xù)的發(fā)熱使溫度超越氧化層限制而招致的熱擊穿形式。
關(guān)于SOA各個(gè)線的參數(shù)限定值能夠參考下面圖片。
1：受限于最大額定電流及脈沖電流
2：受限于最大節(jié)溫下的RDSON。
3：受限于器件最大的耗散功率。
4：受限于最大單個(gè)脈沖電流。
5：擊穿電壓BVDSS限制區(qū)
我們電源上的MOSFET，只需保證能器件處于上面限制區(qū)的范圍內(nèi)，就能有效的躲避由于MOSFET而招致的電源失效問題的產(chǎn)生。這個(gè)是一個(gè)非典型的SOA招致失效的一個(gè)解刨圖，由于去過鋁，可能看起來不那么直接，參考下。
SOA失效的預(yù)防措施：
1：確保在最差條件下，MOSFET的一切功率限制條件均在SOA限制線以內(nèi)。
2：將OCP功用一定要做準(zhǔn)確細(xì)致。在停止OCP點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，普通可能會(huì)取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多，然后就依據(jù)IC的維護(hù)電壓比方0.7V開端調(diào)試RSENSE電阻。有些有經(jīng)歷的人會(huì)將檢測延遲時(shí)間、CISS對OCP實(shí)踐的影響思索在內(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(圖形不是太分明，非常負(fù)疚，倡議雙擊放大觀看)。
從圖中能夠看出，電流波形在快到電流尖峰時(shí)，有個(gè)下跌，這個(gè)下跌點(diǎn)后又有一段的上升時(shí)間，這段時(shí)間其實(shí)質(zhì)就是IC在檢測到過流信號(hào)執(zhí)行關(guān)斷后，MOSFET自身也開端執(zhí)行關(guān)斷，但是由于器件自身的關(guān)斷延遲，因而電流會(huì)有個(gè)二次上升平臺(tái)，假如二次上升平臺(tái)過大，那么在變壓器余量設(shè)計(jì)缺乏時(shí)，就極有可能產(chǎn)生磁飽和的一個(gè)電流沖擊或者電流超器件規(guī)格的一個(gè)失效。
3：合理的熱設(shè)計(jì)余量，這個(gè)就不多說了，各個(gè)企業(yè)都有本人的降額標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)厲執(zhí)行就能夠了，不行就加散熱器。
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