MOSFET雪崩能量的應(yīng)用考慮
事實(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)通損壞:在MOSFET內(nèi)部,有一個(gè)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(dāng)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(dǎo)通,從而導(dǎo)致失控發(fā)生。此時(shí),柵極的電壓不再能夠關(guān)斷MOSFET。
圖4 寄生三極管導(dǎo)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℃)
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(yīng)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(yīng)用,MOSFET關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電壓尖峰。通常的情況下,功率器件都會(huì)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(shí),初級中會(huì)產(chǎn)生較大的電流,加上初級電感,器件就會(huì)有雪崩損壞的可能,因此在這樣的應(yīng)用條件下,就要考慮器件的雪崩能量。
另外,由于一些電機(jī)的負(fù)載是感性負(fù)載,而啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)過程中會(huì)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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