一鍵收藏！MOS管常見的幾種失效問題分析

雪崩失效

MOSFET漏源極的電壓超過其規(guī)定電壓值，并且達(dá)到一定的能量限度而導(dǎo)致的一種常見的失效模式。下面這張測試圖是區(qū)分是否雪崩失效。

那么，我們應(yīng)該怎樣有效預(yù)防雪崩效應(yīng)呢？

雪崩效應(yīng)的主要原因是由電壓引起的，因此在預(yù)防手段上，我們會著重從電壓方面入手：

1、合理降額，目前行業(yè)內(nèi)的降額一般選取80%-95%；

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；

4、盡量采用粗、短的布局結(jié)構(gòu)的大電流布線，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，適當(dāng)?shù)募尤隦C減震或齊納二極管進(jìn)行吸收。

SOA失效（電流失效）

是指電源在運行時，異常的大電流和電壓同時疊加在MOSFET上面，造成瞬時局部發(fā)熱而導(dǎo)致的破壞模式?；蛘呤怯捎谛酒c散熱器及封裝不能及時達(dá)到熱平衡導(dǎo)致熱積累，持續(xù)的發(fā)熱使溫度超過氧化層限制而導(dǎo)致的熱擊穿模式。

SOA失效的預(yù)防措施

1、確保在最差條件下，MOSFET所有功率限制條件均在SOA限制線以內(nèi)。

2、將OCP功能做到精確細(xì)致。在進(jìn)行OCP點設(shè)計時，一般可能會取1.1-1.5倍電流余量居多，隨后根據(jù)IC的保護(hù)電壓，例如0.7V開始調(diào)試RSENSE電阻。

3、合理的熱設(shè)計余量，例如加入散熱器。

MOS管發(fā)熱分析

MOS管發(fā)熱一般是由于超出安全區(qū)域引起發(fā)熱而導(dǎo)致的。

發(fā)熱的原因一般是直流功率和瞬態(tài)功率兩種：

直流功率

1.導(dǎo)通電阻RDS(on)損耗，高溫時RDS(on)增大，導(dǎo)致一定電流下，功耗增加；

2.由漏電流IDSS引起的損耗（和其他損耗相比較?。?；

瞬態(tài)功率：

1.外加單觸發(fā)脈沖；

2.負(fù)載短路；

3.開關(guān)損耗（接通、斷開） ，與溫度和工作頻率是相關(guān)的；

4.內(nèi)置二極管的trr損耗（上下橋臂短路損耗），與溫度和工作頻率是相關(guān)的；

一般解決MOS管發(fā)熱問題，要判斷是否是以上原因造成，需要進(jìn)行正確的測試去發(fā)現(xiàn)問題所在 。

在進(jìn)行開關(guān)電源測試中，可以用三用表測量控制電路其他器件的引腳電壓，重點在于用示波器測量相關(guān)的電壓波形。

當(dāng)判斷開關(guān)電源是否工作正常，例如電源的工作狀態(tài)，變壓器原邊和次級以及輸出反饋是否合理，開關(guān)MOS管是否工作正常，PWM控制器輸出端是否正常，包括脈沖的幅度和占空比是否正常，等等。

解決的措施：

1. 改變柵極驅(qū)動電阻阻值，選擇合適的頻率，給予MOS管完全導(dǎo)通創(chuàng)造條件；

2. 選擇內(nèi)阻更小的MOS管，使管子本身的壓降降低；

3. 合理選擇的散熱器。

4. 此外，常見的MOS管失效效應(yīng)還有：

體二極管失效

在橋式、LLC等需要使用體二極管進(jìn)行續(xù)流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，由于體二極管（PN結(jié)）遭受破壞而導(dǎo)致的失效。

預(yù)防方案：

1.選用恢復(fù)時間較小的MOS管

2.優(yōu)化電路設(shè)計

靜電失效

當(dāng)MOS管受到靜電放電時，會導(dǎo)致器件失效。

預(yù)防方案：

采用靜電保護(hù)電路來保護(hù)MOS管。

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

預(yù)防方案

選擇合適的MOS管型號，或者采用過壓保護(hù)電路來保護(hù)MOS管。

諧振失效

在并聯(lián)使用的過程中，柵極及電路寄生參數(shù)導(dǎo)致震蕩引起的失效。

預(yù)防方案

1.PCB布線時，走線需要盡量短，尤其是MOS管驅(qū)動信號線；

2.驅(qū)動回路中串聯(lián)電阻，以增大阻尼；

3.采用補(bǔ)償電路來消除諧振效應(yīng)。