在电子元件中,MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)因其具备高输入阻抗、低噪声级良好的开关特性备受工程师的青睐,然而在使用MOS管时可能会遇见其失效现象,那么这些失效现象是如何形成的?
1、雪崩失效(电压失效)
当MOS管的漏源电压(BVdss)超过其额定承受范围,并累积到足以触发雪崩击穿的程度时,器件将发生永久性损坏。这通常发生在高电压应力条件下,如电路异常导致的过压情况。
2、SOA失效(电流失效)
SOA(安全工作区)失效主要涉及两种情况:一是持续电流(Id)超出MOS管规格限制,直接导致器件过载损坏;二是即使Id未直接超标,但长时间高损耗运行使器件内部温度升高,热积累最终导致热失效。
3、体二极管失效
在特定电路拓扑(如桥式、LLC等)中,MOS管的体二极管可能承担续流任务。若此二极管因反向电压过高、电流过大或频繁开关应力而损坏,将直接影响整个电路的功能性和稳定性。
4、谐振失效
在MOS管并联使用时,栅极及电路中的寄生电感、电容等参数可能形成谐振回路,这种谐振可能导致栅极电压波动,甚至产生高频振荡,进而损坏栅极结构或引起误动作,最终导致器件失效。
5、静电失效
在干燥季节(如秋冬),人体及设备容易积累静电电荷,当带静电的物体接触MOS管时,瞬间放电可能产生远高于正常操作电压的静电电压,直接击穿栅氧层,造成栅极失效,这种失效往往具有突发性和难以预测性。
6、栅极电压失效
栅极作为MOS管的控制端,对电压敏感且脆弱,任何异常的电压尖峰,如浪涌电压、感应电压等,都可能直接作用于栅极,导致栅氧击穿或栅极金属化层损坏,进而影响器件的栅控能力和整体性能。
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