MOS管失效的原因有哪些?怎樣預防其失效?

無聞漠漠


失效原因比較多的是擊穿,即所謂的電壓過大,MOS管承受不了如此高的電壓,以至於永久性損壞。

控制電機

MOS管可作為功率開關管,即控制設備的通斷,如電機。電機內部等同於是一個線圈,我們可以把它當做一個電感。當電感在正常導通的時候自然不會有什麼問題,但問題就怕頻繁的開通關斷MOS管。當MOS管導通時,壓降主要產生在電感上,A端電壓高於B端電壓,而B端電壓幾乎接近0V,但當我們在關斷MOS的瞬間,由於楞次定律我們知道,電感自身會抑制電流突變,於是此時B端感應出一個超級大的電動勢,比電源電壓大數倍。這個電壓由於無處安放於是會對MOS管造成衝擊,如果超出了MOS管的承受範圍,會被永久性擊穿。

解決方案

為了解決上述情況對MOS管的衝擊,一般在電機的兩端並聯一個二極管,因為他既可以鉗位在一個定值,還能放電,如下圖所示,關於二極管的具體參數還需要根據電機和MOS管的具體型號來選定。

MOS管符號

MOS管(NMOS)的電路圖符號如下圖所示,G極是柵極,接控制信號;D極是源極,接電源電壓;S極是漏極,電流從這裡流向負極(GND)。


極限參數

在我們做設計的時候,最先參考的就是MOS管的數據手冊,因為數據手冊裡面除了告訴我們怎麼使用之外,還有關於它的極限參數,如果極限參數我們都不看就去做板子,後果是很危險的,舉一個例子吧,我隨便在網上找到了一份MOS管的數據手冊,找到它的極限參數表,即Absolute Maximum Ratings這一項,一定要看

這些參數代表什麼意思呢?

第一行Drain-Source Voltage告訴我們DS之間的電壓不能超過30V

第二行Gate-Source Voltage告訴我們GS之間的電壓不能超過20V

第三行Drain Current-Continuous告訴我們流過MOS管的電流不能超過35V

Final

上述介紹的都是最基本的方法,除此之外,每一個行業都有不同的防範守則,比如工業電子就要比消費電子經受更嚴峻的考驗。


愛上半導體


MOS管是很常用的壓控型器件,在電力電子、BLDC、光伏等行業應用廣泛,MOS管在使用時要注意選型,選型不合適容易損壞,一般來說,有如下幾個原因容易使MOS管損壞。

D,S兩端電壓過大

MOS管的漏極D和源極S之間有一個耐壓範圍,在選型時Vds的耐壓一定要大於正常工作時的電壓,如果兩端電壓過大,則MOS管會被擊穿,這種失效方式叫做雪崩擊穿

如何預防

選型時要給VDS留夠餘量,比如系統中DS兩端的電壓最大是48V,則最好選擇耐壓為60V或者更高的管子。

D,S流過電流過大

Ids是流過漏極D和源極S的電流,MOS管的通過電流有明確的要求,過流後MOS管會把燒壞,在選型時要嚴格注意。

如何預防

正確估算流過DS的電流,比如系統中流過DS的最大電流是10A,則應選擇15A或者更大的MOS管,也可以在迴路中串入保險絲用來保護MOS管。

柵極電壓過大

MOS管的控制端是柵極,用G表示,在MOS的規格書上,VGS的電壓範圍也寫的很清楚,如果VGS超過規定使用範圍,則容易將柵極燒壞,從而導致MOS管不可控。

如何預防

一般在MOS的GS之間加入一個穩壓二極管,當VGS過大時,穩壓二極管可以將電壓鉗制住不至於將MOS管燒壞。

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