功率mosfet雪崩擊穿問(wèn)題分析(編輯修改稿)
2025-07-04 17:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 =Ic,SB＋I(xiàn)d,SB=Ic,SB＋=Ic,SB＋I(xiàn)b,SB(11) 式(11)說(shuō)明，ID,SB為MOSFET漏極寄生三極管集電極在二次擊穿時(shí)的電流的總和。式(10a)表明，雪崩擊穿電壓隨著Ido或Rb增大而減小。式(10b)則給出了雪崩擊穿的邊界電壓。 大量的研究和試驗(yàn)表明，Ic,SB很小。另外，由于寄生三極管的增益較大，故在雪崩擊穿時(shí)，三極管基極電子、空穴重新結(jié)合所形成的電流，以及從三極管集電極到發(fā)射極空穴移動(dòng)所形成的電流，只占了MOSFET漏極電流的一小部分；所有的基極電流Ib流過(guò)Rb；當(dāng)Ib使基極電位升高到一定程度時(shí)，寄生晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，MOSFET漏源極電壓迅速下降，發(fā)生雪崩擊穿故障。3 功率MOSFET雪崩擊穿的微觀分析 雙極性器件在發(fā)生二次擊穿時(shí)，集電極電壓會(huì)在故障瞬間很短時(shí)間內(nèi)（可能小于1ns）衰減幾百伏。這種電壓銳減主要是由雪崩式注入引起的，主要原因在于：二次擊穿時(shí)，器件內(nèi)部電場(chǎng)很大，電流密度也比較大，兩種因素同時(shí)存在，一起影響正常時(shí)的耗盡區(qū)固定電荷，使載流子發(fā)生雪崩式倍增。 對(duì)于不同的器件，發(fā)生雪崩式注入的情況是不同的。對(duì)于雙極性晶體管，除了電場(chǎng)應(yīng)力的原因外，正向偏置時(shí)器件的熱不穩(wěn)定性，也有可能使其電流密度達(dá)到雪崩式注入值。而對(duì)于MOSFET，由于是多數(shù)載流子器件，通常認(rèn)為其不會(huì)發(fā)生正向偏置二次擊穿，而在反向偏置時(shí)，只有電氣方面的原因能使其電流密度達(dá)到雪崩注入值，而與熱應(yīng)力無(wú)關(guān)。以下對(duì)功率MOSFET的雪崩擊穿作進(jìn)一步的分析。 如圖1所示，在MOSFET內(nèi)部各層間存在寄生二極管、晶體管（三極管）器件。從微觀角度而言，這些寄生器件都是器件內(nèi)部PN結(jié)間形成的等效器件，它們中的空穴、電子在高速開(kāi)關(guān)過(guò)程中受各種因素的影響，會(huì)導(dǎo)致MOSFET的各種不同的表現(xiàn)。 導(dǎo)通時(shí)，正向電壓大于門(mén)檻電壓，電子由源極經(jīng)體表反轉(zhuǎn)層形成的溝道進(jìn)入漏極，之后直接進(jìn)入漏極節(jié)點(diǎn)；漏極寄生二極管的反向漏電流會(huì)在飽和區(qū)產(chǎn)生一個(gè)小的電流分量。而在穩(wěn)態(tài)時(shí)，寄生二極管、晶體管的影響不大。 關(guān)斷時(shí)，為使MOSFET體表反轉(zhuǎn)層關(guān)斷，應(yīng)當(dāng)去掉柵極電壓或加反向電壓。這時(shí)，溝道電流（漏極電流）開(kāi)始減少，感性負(fù)載使漏極電壓升高以維持漏極電流恒定。漏極電壓升高，其電流由溝道電流和位移電流（漏極體
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