MOS開(kāi)關(guān)原理:
作為一種電壓驅動(dòng)器件,當在柵極和源極之間施加適當的電壓時(shí),MOS管通過(guò)在源極和漏極之間形成一條電流通路來(lái)工作。這條路徑的電阻稱(chēng)為MOS管的內部電阻或電阻。這種內部電阻的大小在很大程度上決定了MOS芯片所能承受的較大導通電流,但也受到其他因素如熱阻的影響。內阻越小,它所能承受的電流就越大,因為內阻越小意味著(zhù)熱量越小。
控制器電路中MOS管的四種工作狀態(tài)包括導通、導通、關(guān)斷和截止。MOS管的損壞原因與這些狀態(tài)密切相關(guān),包括開(kāi)關(guān)損耗、導通損耗、截止損耗和雪崩能量損耗。為了保證MOS管的正常工作,MOS管廠(chǎng)家需要將這些損耗控制在MOS管可接受的規格范圍內。
探索MOS管損壞的五個(gè)主要原因:
1.過(guò)流:持續大電流或瞬間超大電流導致結溫過(guò)高導致燒毀。
2.過(guò)壓:包括源漏過(guò)壓擊穿和源柵極過(guò)壓擊穿產(chǎn)生兩種不同情況。
3.靜電:由靜電現象引起的擊穿。CMOS電路一般對靜電現象很敏感。
其中,雪崩損壞是由施加在漏極和源極之間的超過(guò)額定VDSS的浪涌電壓引起的。當達到擊穿電壓V(BR)DSS并超過(guò)一定能量時(shí),就會(huì )被破壞。此外,開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的反激電壓或漏電感產(chǎn)生的峰值電壓超出了MOSFET的耐受電壓范圍,也可能導致雪崩損壞。
而設備發(fā)熱損壞是由于超出安全區引起的發(fā)熱所致。發(fā)熱的原因可分為兩種:直流功率損耗和暫態(tài)功率損耗。直流功率損耗主要來(lái)自導通電阻RDS(on)損耗,而瞬態(tài)功率損耗則可能來(lái)自外部單觸發(fā)脈沖、負載短路、開(kāi)關(guān)損耗和內置二極管的TRR損耗。
內置二極管的損壞是由于功率MOSFET的寄生雙極晶體管在反激時(shí)工作造成的。另外,寄生振蕩造成的損壞在并聯(lián)中尤為常見(jiàn),可能是在沒(méi)有插入門(mén)極電阻的情況下直接連接時(shí)門(mén)極寄生振蕩造成的。
柵極電涌和靜電損害主要是由電網(wǎng)與電源之間的電壓浪涌和靜電引起的,包括電網(wǎng)過(guò)電壓和靜電損害。
為了避免MOS管因發(fā)熱而損壞,MOS管廠(chǎng)家散熱設計,有效的冷卻方案應保證即使在差的散熱條件下也能留有足夠的安全空間,以保證系統在高溫環(huán)境下的穩定工作。