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功率MOSFET雪崩擊穿問題分析

作者: 時間:2011-03-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179394.htm

若此時未發(fā)生故障,則在關(guān)斷時刻之前,其內(nèi)部耗散的能量為

E=LIo2(14)

式中:E為耗散能量;

Io為關(guān)斷前的漏極電流。

隨著能量的釋放,器件溫度發(fā)生變化,其瞬時釋放能量值為

P(t)=i(t)v=i(t)VBR(15)

式中:

i(t)=Iot(16)

到任意時刻t所耗散的能量為

E=Pdt=L(Io2i2)(17)

在一定時間t后,一定的耗散下,溫升為

Δθ=PoK(18)

式中:K=,其中ρ為密度;k為電導率;c為熱容量。

實際上耗散不是恒定的,用疊加的方法表示溫升為

Δθ=PoKδPnK(19)

式中:δPn=δinVBR=VBRδt;

Po=IoVBR

δt=tntn-1;

tm=t=

則溫升可以表示為

Δθ(t)=PoKKδt(20)

可以表示成積分形式為

Δθ(t)=PoKKdτ(21)

在某一時刻t溫升表達式為

Δθ(t)=PoKK(22)

將溫升表達式規(guī)范化處理,得

=(23)

式中:tf=,為電流i=0的時刻;

ΔθM為最大溫升(t=tf/2時)。

則由式(22)得

Δθ=PoK=IoVBRK(24)

由上面的過程可以看出,在發(fā)生時,器件溫度與初始電流,以及器件本身的性能有關(guān)。在后如果沒有適當?shù)木彌_、抑制措施,隨著電流的增大,器件發(fā)散內(nèi)部能量的能力越來越差,溫度上升很快,很可能將器件燒毀。在現(xiàn)代功率半導體技術(shù)中,設(shè)計、制造的一個很重要方面就是優(yōu)化單元結(jié)構(gòu),促進時的能量耗散能力。

5 結(jié)語

與一般雙極性晶體管的二次擊穿不同,MOSFET的雪崩擊穿過程主要是由于寄生晶體管被激活造成的。MOSFET由于工作在高頻狀態(tài)下,其熱應(yīng)力、電應(yīng)力環(huán)境都比較惡劣,一般認為如果外部電氣條件達到寄生三極管的導通門檻值,則會引起MOSFET故障。在實際應(yīng)用中,必須綜合考慮MOSFET的工作條件以及范圍,合理地選擇相應(yīng)的器件以達到性能與成本的最佳優(yōu)化。另一方面,在發(fā)生雪崩擊穿時,功率器件內(nèi)部的耗散功率會引起器件的發(fā)熱,可能導致器件燒毀。在新的功率MOSFET器件中,能量耗散能力、抑制溫升能力的已經(jīng)成為一個很重要的指標。

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關(guān)鍵詞: 問題 分析 擊穿 雪崩 MOSFET 功率

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