MOS管，連柵極都被擊穿。看看是怎么解決的

最近發(fā)現(xiàn)一個這樣的MOS管燒毀案例，給大家分享下看看是什么情況。一個外購的商業(yè)伺服電機，出現(xiàn)V相的半橋上高低兩個NMOS管都燒毀的現(xiàn)象，其他兩相沒有任何問題，電機也沒有損壞。兩個MOS管，一個三個極都有被擊穿，一個只是擊穿了漏極和還有源極。

這個驅動器，過溫、過流、過壓等保護全都有，額定最大電流也僅僅是MOS管ID值的一半，MOS管也全部是貼裝在PCB上的，驅動器又是金屬外殼。按理說散熱應該不會差，看上去不像是電機運行時的持續(xù)電流發(fā)熱導致的MOS管損壞。

另外就算是因為脈沖電流擊穿的話，一般情況也就只有漏極和圓極被擊穿，為什么連柵極都會被擊穿呢？

難道是它？

我想你們也都猜到了，沒錯就是米勒電容。我們都知道因為多晶硅寬度、溝道與溝槽寬度、G極氧化層厚度、PN結摻雜輪廓等因素，MOS管會產(chǎn)生寄生電容。

它們分別是輸入電容Ciss、輸出電容Coss、反向傳輸電容Crss。

輸入電容Ciss = Cgs + Cgd；

輸出電容Coss = Cds + Cgd；

反向傳輸電容Crss = Cgd。

從上面的等式中我們可以看到，這三個參數(shù)都跟Cgd有關系，Cgd其實就是傳說中的米勒電容。

這三個等效電容是構成串并聯(lián)組合關系，它們并不是獨立的，而是相互影響，其中一個關鍵電容就是米勒電容Cgd。這個電容不是恒定的，它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化，同時會影響柵極和源極電容的充電。

當在漏極突然有電壓的時候，當高邊的MOS管突然導通的時候，低邊的MOS管的漏極電壓就會突然升高，這時候低邊MOS管的米勒電容上就會產(chǎn)生一個大小為米勒電容乘以電壓變化率大小的電流。而當柵極開路的時候，這個電流只能給下方的Cgs電容充電，然后就會導致柵極電壓突然升高。當超過MOS管的門線電壓VTH的時候，MOS管就會很容易誤導通。

所以我們需要保護MOS管的柵極電壓來防止誤導通。我們可以通過以下方法來避免柵極電壓被誤抬升。

第一我們可以減少由米勒電容產(chǎn)生的對柵極電容充電的電流，由于米勒電容無法減少，所以要減少的就是漏極的電壓變化率。它在半橋中的作用就是拉長高邊Mos管的導通時間，例如在柵極并聯(lián)電容加大輸入電容，或者是在柵極加大輸入電阻。但是拉長導通時間也就意味著開關損耗會增大，系統(tǒng)能效就會減小。

第二個就是加強米勒電容電流的切放路徑，防止柵極電壓被抬升到超過閾值電壓，可以在柵極接一個到地的電阻。但是這個電阻又不能太小，否則會在開關低邊MOS管的時候，電流被分流很大一部分。尤其是在驅動能力比較差的驅動器中，會導致低邊MOS管的開啟時間拉長，開關損耗會變得很大。

所以會有另外一種方案，只讓泄放的更快，但是不影響正常開啟，例如增加一個電阻二極管并聯(lián)到原來的限流電阻上。這樣，正常開啟的時候還是原來的電阻，但在泄放米勒電容電流的時候，這個電阻就會變得很小，會更快的順著MOS管驅動器的回路到地。而且，這個電阻也會讓正常的MOS管關閉的更加迅速。

但是，不能說關斷速度越快越好，我們的實際應用中，驅動器到MOS管柵極的走線以及MOS管的輸出所接的負載或多或少都會有電感的存在，快速關斷意味著柵極電壓和漏極電壓的突變，會造成柵極電壓震蕩和漏極電壓過充，所以為了加快泄放，這個新增的電阻值是要根據(jù)計算確定。

那有沒有不用算的又不增加開關損耗又安全電路呢？我們可以用一個三極管跟電阻構成一個可控的泄放電路。這里的三極管就是一個泄放開關，當MOS管驅動打開的時候，三極管是截止的，正常導通MOS管，當MOS管關閉的時候，三極管導通，這個時候就可以通過更小阻值的電阻來切換米勒電容的電流。

關于這一期基于米勒電容引起的MOS管柵極誤開啟導致的MOS管燒毀案例，就講到這里了，其他案例下次再跟大家分享。