MOS管為什么炸裂？原因就在這里-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-11-03
我們知道開(kāi)關(guān)電源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易燒壞的器件。MOS管炸裂原因：開(kāi)關(guān)器件長(cháng)期工作于高電壓大電流狀態(tài)，承受著(zhù)很大的功耗，一但過(guò)壓或過(guò)流就會(huì )導致功耗大增，晶圓結溫急劇上升，如果散熱不及時(shí)，就會(huì )導致器件損壞，甚至可能會(huì )伴隨爆炸，非常危險。這里就衍生一個(gè)概念，安全工作區。
一、什么是安全工作區？
安全工作區：SOA（Safe operating area）是由一系列（電壓，電流）坐標點(diǎn)形成的一個(gè)二維區域，開(kāi)關(guān)器件正常工作時(shí)的電壓和電流都不會(huì )超過(guò)該區域。簡(jiǎn)單的講，只要器件工作在SOA區域內就是安全的，超過(guò)這個(gè)區域就存在危險。
二、SOA具體如何應用和測試呢？
MOS管炸裂原因：開(kāi)關(guān)器件的各項參數在數據手冊中都會(huì )明確標注，這里我們先來(lái)解讀兩個(gè)參數。
VDS（Drain-source voltage）：漏源電壓標稱(chēng)值，反應的是漏源極能承受的最大的電壓值；
IDM（Drain current(pulsed)）：漏源最大單脈沖電流（非重復脈沖），反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。
器件手冊一般都會(huì )提供SOA（Safe operating area）數據圖表，主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關(guān)，通過(guò)IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個(gè)工作區域，稱(chēng)為安全工作區，如下圖所示。安全工作區可以避免管子因結溫過(guò)高而損壞。
示波器的測試應用非常簡(jiǎn)單，使用電壓、電流探頭正常測試開(kāi)關(guān)管的VDS和IDM，并打開(kāi)SOA分析功能，對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域，就說(shuō)明器件超額工作，存在危險。
三、示波器的SOA分析功能有哪些作用？
支持連續測試，并統計通過(guò)及失敗的總數次，該模式可用于連續烤機測試；
支持觸碰（波形超出安全區域）停止、自動(dòng)截圖、聲音提示操作；
安全工作區可通過(guò)電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。
MOS管炸裂原因：開(kāi)關(guān)器件的安全工作區是一項非常重要的參數，通過(guò)示波器的SOA分析功能，可以快速有效的確定器件的工作是否安全，確保產(chǎn)品安全可靠。
開(kāi)關(guān)電源初次上電如何防止炸機呢，要了解這種問(wèn)題，就得找到開(kāi)關(guān)電源炸機的原因，原因如下：
1.輸入電壓過(guò)大導致大電容或MOS炸掉。
2.一次側短路。所謂的超載或輸出短路，可能性并不大，因為再爛的電源通常都有過(guò)流保護和輸出短路保護的。
給大家分享一個(gè)有效，且成本很低的方法來(lái)防止樣機首次上電炸機的問(wèn)題。
在開(kāi)關(guān)電源輸入線(xiàn)上串聯(lián)一個(gè)白熾燈來(lái)做保護，注意串聯(lián)白熾燈初次上電不用帶輸出負載，直接空載上電。如果白熾燈沒(méi)有亮燈，或者就剛上電的那一下亮了然后又熄滅（第一下亮是輸入浪涌電流引起的），說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源沒(méi)有大電流輸入，此時(shí)可測試電源的輸出是否為正常電壓。
如果輸出正常則可以去除白熾燈進(jìn)行正常的調試了。如果輸出電壓不正常，可繼續接在白熾燈上直到找到原因解決后再去除白熾燈進(jìn)行正常調試。如果通電后白熾燈一直亮，或者白熾燈在間斷的亮-不亮-亮的循環(huán)狀態(tài)，說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源內部有大電流，此時(shí)可關(guān)電仔細檢查開(kāi)關(guān)電源，重復此法直到開(kāi)關(guān)電源空載正常后方可去除白熾燈進(jìn)行正常調試。
原理如下：
若開(kāi)關(guān)電源沒(méi)進(jìn)入危險狀態(tài)(開(kāi)關(guān)電源輸出正常或者開(kāi)關(guān)電源輸出電壓在上下跳動(dòng)但沒(méi)有導致輸入大電流)，則此時(shí)流進(jìn)開(kāi)關(guān)電源的輸入電流很微弱，可等效看作Zo很大。
假設此時(shí)電源的功耗為2.2W，Zo上的平均電流大約為0.01A，Zo上的阻抗大約為220/0.01，大約是22K。一個(gè)十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態(tài)電阻大約在幾十歐姆到幾百歐姆，假設為Z1=100Ω，根據阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降非常小所以白熾燈不亮燈。
若開(kāi)關(guān)電源沒(méi)沒(méi)有進(jìn)入危險狀態(tài)（開(kāi)關(guān)電源輸入有大電流），電流很大，可等效看作Zo很小。假設此時(shí)電源流入的電流平均為5A，相當于Zo上的平均電流為5A，Zo上的阻抗大約為220/5，大約是44Ω。一個(gè)十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態(tài)阻抗大約在幾十歐姆到幾百歐姆，假設為Z1=100Ω，根據阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降是比較大的。
另外白熾燈還有一個(gè)特性就是熱態(tài)阻抗比冷態(tài)阻抗要大很多，實(shí)驗得出大概十多倍的樣子，假設熱態(tài)阻抗是冷態(tài)阻抗的10倍。由于上電白熾燈上有較大的壓降和較大的電流會(huì )以非常快的速度發(fā)熱，設發(fā)熱后阻抗由Z1=100Ω變成Z1=1K，在很短的時(shí)間內會(huì )使Zo上的電壓變得非常小從而避免了開(kāi)關(guān)電源炸機。
聯(lián)系方式：鄒先生
聯(lián)系電話(huà)：0755-83888366-8022
手機：18123972950
QQ：2880195519
聯(lián)系地址：深圳市福田區車(chē)公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1
請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號
請“關(guān)注”官方微信公眾號:提供 MOS管 技術(shù)幫助
