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          理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量

          作者: 時間:2010-04-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          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,大多數(shù)公司開始趨向于用0.1mH的電感值。通常發(fā)現(xiàn):如果電感值越大,盡管的電流值會降低,但最終測量的值會增加,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,因此最后測量的值會增加。這其中存在動態(tài)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顯示了工作條件下,器件雪崩損壞以及器件沒有損壞的狀態(tài)。

          圖3 損壞波形


          事實上,器件在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。熱損壞就是脈沖的作用下,由于功耗增加導致結(jié)溫升高,結(jié)溫升高到硅片特性允許的臨界值,失效將發(fā)生。


          寄生三極管導通損壞:在內(nèi)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(qū)后,Rp和Rc產(chǎn)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(fā)生。此時,柵極的電壓不再能夠關(guān)斷MOSFET。

          圖4 寄生三極管導通


          在圖4中,Rp為源極下體內(nèi)收縮區(qū)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
          從上面的分析就可以知道,對于那些在MOSFET的D和S極產(chǎn)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(guān)斷時會產(chǎn)生較大的電壓尖峰。通常的情況下,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(chǎn)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(zhuǎn)過程中會產(chǎn)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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          關(guān)鍵詞: 雪崩 能量 UIS MOSFET 功率 理解

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