MOS管损坏之谜，看完后疑惑终于解开了！

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MOS管损坏之谜，看完后疑惑终于解开了！

 

MOS开关原理（简要）：

 

MOS是电压驱动型器件，只要栅极和源级间给一个适当电压，源级和漏级间通路就形成。这个电流通路的电阻被成为MOS内阻，就是导通电阻。这个内阻大小基本决定了MOS芯片能承受的最大导通电流（当然和其它因素有关，最有关的是热阻），内阻越小承受电流越大（因为发热小）。

 

MOS管在控制器电路中的工作状态：

 

开通过程（由截止到导通的过渡过程）、导通状态、关断过程（由导通到截止的过渡过程）、截止状态。

 

MOS管烧坏的原因主要损耗也对应这几个状态，开关损耗（开通过程和关断过程），导通损耗，截止损耗（漏电流引起的，这个忽略不计），还有雪崩能量损耗。只要把这些损耗控制在MOS承受规格之内，MOS即会正常工作，超出承受范围，即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗，不同MOS这个差距可能很大。

 

MOS损坏主要原因：

 

过流：持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁；

过压：源漏过压击穿、源栅极过压击穿；
静电：静电击穿，CMOS电路都怕静电。

 

 

第一种：雪崩破坏

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。

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。

 

典型电路：

 

 

第二种：器件发热损坏

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。

直流功率原因：外加直流功率而导致的损耗引起的发热

 

• 导通电阻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）

• 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） *（与温度和工作频率是相关的）

• 内置二极管的trr损耗（上下桥臂短路损耗）（与温度和工作频率是相关的）

 

器件正常运行时不发生的负载短路等引起的过电流，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

 

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，导致此二极管破坏的模式。

 

 

 

 

第四种：由寄生振荡导致的破坏

 

此破坏方式在并联时尤其容易发生。在并联功率MOS FET时未插入栅极电阻而直接连接时发生的栅极寄生振荡。高速反复接通、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(in)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

 

主要有因在栅极和源极之间如果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。

 

 

 

 

总结

 

避免MOS因为器件发热而造成的损坏，需要做好足够的散热设计。唯样商城MOS管，赠品质量有保障。若通过增加散热器和电路板的长度来供所有MOS管散热，这样就会增加机箱的体积，同时这种散热结构，风量发散，散热效果不好。

有些大功率逆变器MOS管会安装通风纸来散热，但安装很麻烦。所以MOS管对散热的要求很高，散热条件分为最低和最高，即在运行中的散热情况的上下浮动范围。一般在选购的时候通常采用最差的散热条件为标准，这样在使用的时候就可以留出最大的安全余量，即使在高温中也能确保系统的正常运行。