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MOS失效的六大原因

發布時間:2017-09-18 ???? 點擊:

      MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或許稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的source和drain是能夠對調的,他們都是在P型backgate中構成的N型區。在大都情況下,這個兩個區是一樣的,即便兩頭對調也不會影響器材的功用。這樣的器材被認為是對稱的。

  現在在商場運用方面,排名榜首的是消費類電子電源適配器產品。而MOS管的運用范疇排名第二的是計算機主板、NB、計算機類適配器、LCD顯示器等產品,跟著國情的開展計算機主板、計算機類適配器、LCD顯示器對MOS管的需求有要超越消費類電子電源適配器的現象了。

  第三的就屬網絡通信、工業操控、轎車電子以及電力設備范疇了,這些產品關于MOS管的需求也是很大的,特別是現在轎車電子關于MOS管的需求直追消費類電子了。

   下面臨MOS失效的原因總結以下六點,然后對1,2要點進行剖析:

  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,而且超越到達了必定的才能然后導致MOSFET失效。

  2:SOA失效(電流失效),既超出MOSFET安全作業區引起失效,分為Id超出器材標準失效以及Id過大,損耗過高器材長期熱堆集而導致的失效。

  3:體二極管失效:在橋式、LLC等有用到體二極管進行續流的拓撲結構中,因為體二極管遭受損壞而導致的失效。

  4:諧振失效:在并聯運用的過程中,柵極及電路寄生參數導致震動引起的失效。

  5:靜電失效:在秋冬時節,因為人體及設備靜電而導致的器材失效。

  6:柵極電壓失效:因為柵極遭受反常電壓尖峰,而導致柵極柵氧層失效。

  雪崩失效剖析(電壓失效)

  究竟什么是雪崩失效呢,簡略來說MOSFET在電源板上因為母線電壓、變壓器反射電壓、漏感尖峰電壓等等系統電壓疊加在MOSFET漏源之間,導致的一種失效形式。簡而言之就是因為就是MOSFET漏源極的電壓超越其規則電壓值并到達必定的能量極限而導致的一種常見的失效形式。

  下面的圖片為雪崩測驗的等效原理圖,做為電源工程師能夠簡略了解下。

    可能我們經常要求器材生產廠家對我們電源板上的MOSFET進行失效剖析,大大都廠家都只是給一個EAS.EOS之類的定論,那么究竟我們怎樣區別是否是雪崩失效呢,下面是一張通過雪崩測驗失效的器材圖,我們能夠進行對比然后確定是否是雪崩失效。

  雪崩失效的防止措施

  雪崩失效歸根結底是電壓失效,因而防止我們側重從電壓來考慮。詳細能夠參閱以下的方法來處理。

  1:合理降額運用,現在行業界的降額一般選取80%-95%的降額,詳細情況依據企業的保修條款及電路重視點進行選取。

  2:合理的變壓器反射電壓。

  3:合理的RCD及TVS吸收電路規劃。

  4:大電流布線盡量選用粗、短的布局結構,盡量削減布線寄生電感。

  5:挑選合理的柵極電阻Rg。

  6:在大功率電源中,能夠依據需要恰當的加入RC減震或齊納二極管進行吸收。

    SOA失效(電流失效)

  再簡略說下第二點,SOA失效

  SOA失效是指電源在運行時反常的大電流和電壓一起疊加在MOSFET上面,形成瞬時部分發熱而導致的損壞形式?;蛟S是芯片與散熱器及封裝不能及時到達熱平衡導致熱堆集,繼續的發熱使溫度超越氧化層約束而導致的熱擊穿形式。

  關于SOA各個線的參數限定值能夠參閱下面圖片。 

    1:受限于最大額定電流及脈沖電流

  2:受限于最節操溫下的RDSON。

  3:受限于器材最大的耗散功率。

  4:受限于最大單個脈沖電流。

  5:擊穿電壓BVDSS約束區

  我們電源上的MOSFET,只需保證能器材處于上面約束區的范圍內,就能有效的躲避因為MOSFET而導致的電源失效問題的發生。

  這個是一個非典型的SOA導致失效的一個解刨圖,因為去過鋁,可能看起來不那么直接,參閱下。

      SOA失效的防止措施:

  1:保證在最差條件下,MOSFET的所有功率約束條件均在SOA約束線以內。

  2:將OCP功用必定要做準確詳盡。

  在進行OCP點規劃時,一般可能會取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多,然后就依據IC的維護電壓比方0.7V開端調試RSENSE電阻。有些有經驗的人會將檢測推遲時間、CISS對OCP實踐的影響考慮在內??墒谴丝逃袀€更值得重視的參數,那就是MOSFET的Td(off)。它究竟有什么影響呢,我們看下面FLYBACK電流波形圖(圖形不是太清楚,非常抱愧,主張雙擊擴大觀看)。

  從圖中能夠看出,電流波形在快到電流尖峰時,有個跌落,這個跌落點后又有一段的上升時間,這段時間其本質就是IC在檢測到過流信號履行關斷后,MOSFET自身也開端履行關斷,可是因為器材自身的關斷推遲,因而電流會有個二次上升渠道,如果二次上升渠道過大,那么在變壓器余量規劃缺乏時,就極有可能發生磁飽滿的一個電流沖擊或許電流超器材標準的一個失效。

  3:合理的熱規劃余量,這個就不多說了,各個企業都有自己的降額標準,嚴格履行就能夠了,不行就加散熱器。

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