mos管失效的原因:
1:雪崩失效(電壓失效),也就是我們常說的漏源間的BVdss電壓超過MOSFET的額定電壓,并且超過達到了一定的能力從而導(dǎo)致MOSFET失效。
2: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
3:靜電失效:在秋冬季節(jié),由于人體及設(shè)備靜電而導(dǎo)致的器件失效。
4: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。
5:體二極管失效:在橋式、LLC等有用到體二極管進行續(xù)流的拓撲結(jié)構(gòu)中,由于體二極管遭受破壞而導(dǎo)致的失效。
6:SOA失效(電流失效),既超出MOSFET安全工作區(qū)引起失效,分為Id超出器件規(guī)格失效以及Id過大,損耗過高器件長時間熱積累而導(dǎo)致的失效。
雪崩失效分析(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,導(dǎo)致的一種失效模式。簡而言之就是由于就是MOSFET漏源極的電壓超過其規(guī)定電壓值并達到一定的能量限度而導(dǎo)致的一種常見的失效模式。
雪崩破壞的預(yù)防措施
雪崩故障歸根結(jié)底是電壓故障,所以阻止我們關(guān)注電壓。有關(guān)詳細信息,請參閱以下方法。
1: 合理降額使用。目前,行業(yè)內(nèi)降額一般選擇80%-95%的降額。具體情況根據(jù)公司保修條款和電路重點來選擇。
2:合理的變壓器反射電壓。
3:合理的RCD和TVS吸收電路設(shè)計。
4:大電流接線盡量采用大、小布置,以減小接線寄生電感。
5:選擇一個合理的門電阻Rg。
6:在大功率電源中,可以根據(jù)需要增加RC阻尼或齊納二極管吸收。
柵極電壓失效
造成柵極電壓異常高的主要原因有三:
1:生產(chǎn)、運輸、裝配過程中的靜電。
2:電力系統(tǒng)運行中設(shè)備和電路寄生參數(shù)引起的高壓諧振。
3:在高壓沖擊過程中,高壓通過Ggd傳輸?shù)诫娋W(wǎng)(在雷擊試驗中,這種原因引起的故障更常見)。
至于PCB污染程度、電氣間隙和其他進入柵極的高壓擊穿ic,沒有過多的解釋。
門極電壓失效的預(yù)防措施:
柵極和源極之間的過電壓保護:如果柵極和源極之間的阻抗過高,漏極和源極之間電壓的突然變化將通過電極間電容耦合到柵極上,導(dǎo)致非常高的UGS電壓超調(diào),從而導(dǎo)致柵極超調(diào)。氧化物層永久性損壞。如果是正方向上的UGS瞬態(tài)電壓,設(shè)備也可能導(dǎo)通錯誤。為此,應(yīng)適當(dāng)降低柵極驅(qū)動電路的阻抗,并在柵極和源極之間并聯(lián)一個阻尼電阻或一個穩(wěn)壓約20V的調(diào)壓器。必須特別注意防止開門操作。二是排水管之間的過電壓保護。如果電路中存在電感負載,當(dāng)設(shè)備關(guān)閉時,漏極電流(di/dt)的突然變化將導(dǎo)致漏極電壓超調(diào),這遠遠高于電源電壓,從而導(dǎo)致設(shè)備損壞。應(yīng)采取齊納鉗、RC鉗或RC抑制電路等保護措施
靜電失效
靜電的基本物理特性是:有吸引力或斥力;有電場,與地球有電位差;產(chǎn)生放電電流。這三種情況對電子元件有以下影響:
一。該元件吸收灰塵,改變線路之間的阻抗,影響元件的功能和壽命。
二。由于電場或電流的作用,元件的絕緣層和導(dǎo)體損壞,使元件不能工作(完全損壞)。
三。由于電場的瞬時軟擊穿或電流過熱,元件受到損壞。雖然它還能工作,但它的生命受到了損害。
靜電失效預(yù)防措施:
MOS電路輸入端的保護二極管在通電時的電流容限為1毫安。當(dāng)可能出現(xiàn)過大的瞬時輸入電流(大于10mA)時,輸入保護電阻應(yīng)串聯(lián)。而129#在最初的設(shè)計中沒有添加保護電阻,所以這也是MOS管可能發(fā)生故障的原因,應(yīng)該通過用內(nèi)部保護電阻替換MOS管來防止這種故障。同時,由于保護電路吸收的瞬時能量有限,過大的瞬時信號和過高的靜電電壓會使保護電路失效。因此,在焊接過程中,烙鐵必須可靠接地,以防止設(shè)備輸入端子泄漏。一般使用時,斷電后,可利用烙鐵的余熱進行焊接,其接地腳應(yīng)先焊好。
諧振失效
當(dāng)功率MOS場效應(yīng)管并聯(lián)而不插入柵極電阻但直接連接時發(fā)生的柵極寄生振蕩。當(dāng)漏源電壓在高速下反復(fù)接通和斷開時,這種寄生振蕩發(fā)生在由柵極漏極電容Cgd(Crss)和柵極pin電感Lg構(gòu)成的諧振電路中。當(dāng)建立共振條件(ωL=1/ωC)時,在柵極和源極之間施加遠大于驅(qū)動電壓Vgs(in)的振動電壓,柵極因超過柵極源額定電壓而損壞,漏源電壓開關(guān)時的振動電壓通過柵極漏極電容器Cgd和Vgs的重疊波形產(chǎn)生正反饋,可能引起故障引起振蕩破壞。
諧振失效預(yù)防措施:
阻力可以抑制由于阻尼引起的振蕩。然而,將一個小電阻串聯(lián)到柵極上并不能解決振蕩阻尼問題。主要原因是驅(qū)動電路的阻抗匹配和功率管開關(guān)時間的調(diào)整。
體二極管故障
在不同的拓撲和電路中,mosfet具有不同的作用。例如,在LLC中,體二極管的速度也是影響MOSFET可靠性的一個重要因素。由于二極管本身是寄生參數(shù),因此很難區(qū)分漏源體二極管故障和漏源電壓故障。雖然故障后很難區(qū)分車身的原因,但在防止電壓和二極管故障的解決方案上有很大的不同,主要是通過結(jié)合自身電路來分析
SOA失效(電流失效)
讓我們簡單談?wù)劦诙c,SOA失效。
半導(dǎo)體光放大器(SOA)失效是指在電源工作過程中,由于MOSFET上同時疊加了異常大的電流和電壓而引起的損傷模式。或者,芯片、散熱器和封裝不能及時達到熱平衡,導(dǎo)致熱量積聚,并且連續(xù)熱產(chǎn)生導(dǎo)致溫度超過由于熱擊穿模式而導(dǎo)致的氧化物層的極限。
SOA失效的預(yù)防措施:
1:確保在最壞的情況下,MOSFET的所有功率限制都在SOA限制線之內(nèi)。
2:OCP功能必須精確、詳細。