MOSFET的UIS及雪崩能量解析

雪崩的損壞方式
圖3顯示了UIS工作條件下，器件雪崩損壞以及器件沒有損壞的狀態(tài)。

圖3 UIS損壞波形

事實上，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，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℃）
　　
在什么的應(yīng)用條件下要考慮雪崩能量
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)斷時會產(chǎn)生較大的電壓尖峰。通常的情況下，功率器件都會降額，從而留有足夠的電壓余量。但是，一些電源在輸出短路時，初級中會產(chǎn)生較大的電流，加上初級電感，器件就會有雪崩損壞的可能，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，由于一些電機的負(fù)載是感性負(fù)載，而啟動和堵轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生極大的沖擊電流，因此也要考慮器件的雪崩能量。