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      MOSFET的UIS及雪崩能量

       昵稱7662969 2011-09-06
      ] MOSFET的UIS及雪崩能量 [圖片]

       


              目前測量使用的電感,不同的公司有不同的標準,對于低壓的MOSFET,大多數公司開始趨向于用0.1mH的電感值。通常發現:如果電感值越大,盡管雪崩的電流值會降低,但最終測量的雪崩能量值會增加,原因在于電感增加,電流上升的速度變慢,這樣芯片就有更多的時間散熱,因此最后測量的雪崩能量值會增加。這其中存在動態熱阻和熱容的問題,以后再論述這個問題。

      雪崩的損壞方式
      圖3顯示了UIS工作條件下,器件雪崩損壞以及器件沒有損壞的狀態。

      圖3  UIS損壞波形


      事實上,器件在UIS工作條件下的雪崩損壞有兩種模式:熱損壞和寄生三極管導通損壞。熱損壞就是功率MOSFET在功率脈沖的作用下,由于功耗增加導致結溫升高,結溫升高到硅片特性允許的臨界值,失效將發生。


      寄生三極管導通損壞:在MOSFET內部,有一個寄生的三極管(見圖4),通常三級管的擊穿電壓通常低于MOSFET的電壓。當DS的反向電流開始流過P區后,Rp和Rc產生壓降,Rp和Rc的壓降等于三極管BJT的VBEon。由于局部單元的不一致,那些弱的單元,由于基級電流IB增加和三級管的放大作用促使局部的三極管BJT導通,從而導致失控發生。此時,柵極的電壓不再能夠關斷MOSFET。

      圖4  寄生三極管導通


      在圖4中,Rp為源極下體內收縮區的電阻,Rc為接觸電阻,Rp和Rc隨溫度增加而增加,射極和基極的開啟電壓VBE隨溫度的增加而降低。因此,UIS的能力隨度的增加而降低。

      圖5  UIS損壞模式(VDD=150V,L=1mH,起始溫度25℃)

        
      在什么的應用條件下要考慮雪崩能量
      從上面的分析就可以知道,對于那些在MOSFET的D和S極產生較大電壓的尖峰應用,就要考慮器件的雪崩能量,電壓的尖峰所集中的能量主要由電感和電流所決定,因此對于反激的應用,MOSFET關斷時會產生較大的電壓尖峰。通常的情況下,功率器件都會降額,從而留有足夠的電壓余量。但是,一些電源在輸出短路時,初級中會產生較大的電流,加上初級電感,器件就會有雪崩損壞的可能,因此在這樣的應用條件下,就要考慮器件的雪崩能量。


      另外,由于一些電機的負載是感性負載,而啟動和堵轉過程中會產生極大的沖擊電流,因此也要考慮器件的雪崩能量

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