小貼士：開關(guān)電源中功率MOSFET管損壞模式及分析

不僅如此，一些電子系統(tǒng)在起動的過程中，芯片的VCC電源(也是功率MOSFET管的驅(qū)動電源)建立比較慢。如在照明中，使用PFC的電感繞組給PWM控制芯片供電，在起動的過程中，功率MOSFET管由于驅(qū)動電壓不足，容易進(jìn)入線性區(qū)工作。在進(jìn)行動態(tài)老化測試時(shí)，功率MOSFET管不斷地進(jìn)入線性區(qū)，工作一段時(shí)間后，就會形成局部熱點(diǎn)而損壞。

使用AOT5N50作測試，G極加5 V的驅(qū)動電壓，做開關(guān)機(jī)的重復(fù)測試，電流ID=3 A，工作頻率為8 Hz。重復(fù)450次后，器件損壞，波形和失效圖片如圖4(b)和圖4(c)所示?？梢钥吹剑骷纬删植繜狳c(diǎn)，而且離G極比較近。因此，器件是在開通過程中，由于長時(shí)間工作于線性區(qū)而發(fā)生損壞。

圖4(e)是器件 AOT5N50在一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中，在動態(tài)老化測試過程發(fā)生失效的圖片。起動過程中，MOSFET實(shí)際驅(qū)動電壓為5 V，MOSFET工作在線性區(qū)，失效形態(tài)與圖4(c)相同。

功率MOSFET單一的過電壓損壞形態(tài)通常是在中間散熱較差的區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)局部的熱點(diǎn)，而單一的過電流的損壞位置通常是在電流集中的靠近S極的區(qū)域。實(shí)際應(yīng)用中，通常先發(fā)生過流，短路保護(hù)MOSFET關(guān)斷后，又經(jīng)歷雪崩過壓的復(fù)合損壞形態(tài)。如果損壞位置距離G極近，則開通過程中損壞的幾率更大;如果損壞位置距離G極遠(yuǎn)，則關(guān)斷開通過程中損壞幾率更大。功率MOSFET管在線性區(qū)工作時(shí)，產(chǎn)生的失效形態(tài)也是局部的熱點(diǎn)，熱量的累積影響損壞熱點(diǎn)洞坑的大小。散熱條件是決定失效損壞發(fā)生位置的重要因素，芯片的封裝類型及封裝工藝影響芯片的散熱條件。另外，芯片生產(chǎn)工藝產(chǎn)生單元性能不一致而形成性能較差的單元，也會影響到損壞的位置。參考文獻(xiàn)

[1] 劉松.基于漏極導(dǎo)通區(qū)特性理解MOSFET開關(guān)過程[J]. 今日電子，2008(11)：74-75.

[2] 劉松.理解功率MOSFET的開關(guān)損耗[J].今日電子，2009(10)：52-55.

[3] 劉松，葛小榮.理解功率MOSFET的電流[J].今日電子，2011(11)：35-37.

[4] 劉松.理解功率MOSFET的Rds(on)溫度系數(shù)特性[J].今日電子，2009(11)：25-26.

[5] 劉松，葛小榮.應(yīng)用于線性調(diào)節(jié)器的中壓功率功率MOSFET的選擇[J].今日電子，2012(2)：36-38.

[6] 劉松，陳均，林濤.功率MOS管Rds(on)負(fù)溫度系數(shù)對負(fù)載開關(guān)設(shè)計(jì)影響[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2010，36(12)：72-74.