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开关电源MOS晶体管被静电击穿的原因分析

场效电晶体是一种通过电场效应控制电流的电子元件。它依靠电场去控制导电通道形状,因此能控制半导体材料中某种类型载子的通道的导电性。场效应电晶体有时被称为「单极性电晶体」,以它的单载子型作用对比双极性电晶体。

静电击穿有两种方式

一种是电压型,即栅极薄的氧化层破裂,形成针孔,从而缩短栅极和源极,或缩短栅极和漏极;

另一种是功率型,即金属化膜铝条被熔接,导致栅极开路或源开路。

今天的MOS晶体管不是那么容易被打破,特别是对于高功率VMOS,其中大多数是由二极管保护。VMOS的栅极电容较大,无法感应高电压。如果你在冬天碰到一个没有防静电环的3Do MOS管,基本上是摸一个挂一个。

MOS晶体管击穿的原因及解决方法

首先,MOS晶体管的输入电阻非常高,门源电极间电容非常小,因此很容易被外部电磁场或静电感应起电。少量的电荷会在电极间电容上形成非常高的电压(U = q / C),这会损坏电子管。MOS输入端虽然有防静电保护措施,但仍需仔细处理。在储存和运输时,MOS输入最好装在金属容器或导电材料中,而不要装在易产生静电高压的化学材料或化纤织物中。在装配和调试过程中,工具、仪表和工作台应接地良好。为防止静电干扰造成操作者损坏,如不适合穿尼龙、化纤衣服,手或工具在接触整体块前应接地。矫直弯曲装置引线或手工焊接时,使用的设备必须接地良好。

其次,MOS电路输入端保护二极管的电流容限一般为1mA。当瞬态输入电流过大(大于10mA)时,输入保护电阻应串联连接。因此,可以选择具有内部保护电阻的MOS晶体管进行应用。另外,由于保护电路所吸收的瞬时能量有限,瞬时信号过大,静电压过高,会使保护电路失效。因此,电烙铁必须可靠接地,以防止通过设备的输入端漏电和触电。一般情况下,电熨斗的余热可在断电后用于焊接,先焊接接地脚。

MOS是一种电压驱动元件,对电压非常敏感。挂起的G容易接受外界干扰使MOS接通。外部干扰信号使G-S结电容器充电。这种微小的电荷可以储存很长时间。在测试中,G悬架是非常危险的,很多因为这种爆管,G接了一个下拉电阻到地,旁路干扰信号不会通过,一般是10 ~ 20K。这种电阻称为栅极电阻。其功能为1:为场效应管提供偏置电压;2:放电电阻(保护栅G ~源s)。第一个功能很容易理解。

这里解释第二个行动的原则:保护门G ~源s:场效应晶体管的G电极之间的电阻很大,只要有少量的静电,之间的等效电容的两端G可以产生很高的电压。如果少量的静电不及时释放,场效应晶体管两端的高电压就会产生场效应晶体管。在这种情况下,栅与源之间的电阻可以释放上述的静电,从而保护场效应晶体管。