功率MOSFET的应用问题分析（2）

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问题3：AOD4126的数据表中，红色标注的ID、IDSM、IDM有什么区别？PD和PDM的值是否有标错？另外，关于RθJA和RθJC，作为用户要按照备注中的哪一项判定？对于同样规格的MOSFET，双通道和单通道相比，优势在哪里？是不是简单的Rdson减半、ID加倍等参数合成？
回复：MOSFET的数据表中，ID和IDSM都是计算值，其中，ID是基于RθJC和Rdson以及最高允许结温计算得到的，IDSM是基RθJA和Rdson以及最高允许结温计算得到的。PD和PDM也是基于上述条件的计算值。


电流的具体定义，可以参考文献：理解功率MOSFET的电流，今日电子：2011.11


在实际的应用中，由于MOSFET所用的散热条件不一样，因此，在开关过程中，还要考虑动态参数，所以，ID没有实际的意义。
RθJA和RθJC是二个不同的热阻值，具体的定义在数据表中有详细的说明，注意的是，数据表中的热阻值，都是在一定的条件下，测量得到的。实际应用过程中，由于条件不同，得到的测量结果并不相同。
使用双通道和单通道的MOSFET，要综合考虑开关损耗和导通损耗，Rdson不是简单的减半，因为二个功率管并联工作，不平衡性的问题永远是存在的，而且，动态的开关的过程中，容易产生动态的不平衡性。如果不考虑开关损耗，仅仅考虑导通损耗，那么还是要对Rdson作一定的降额。



问题4：不同的测试的条件为影响MOSFET的数据表中的VGS(th)和BVDSS吗？ATE是如何判断的？
回复：不同测试条件，结果会不同，因此，在数据表中，会标明详细的测试条件。对于AET的测试，以VGS(th)为例，它和Igss相关，如AON6718L，当G和S极加上最大20V电压，注意到VDS=0V，如果Igss小于100nA, 由表明通过测试。
不同的公司ST，Fairchild，IR，Vishay等，可能使用不同的Igss，如IR1010使用200nA，IR3205使用100nA。目前，行业内使用100nA更通用。同样的，BVDSS的测试条件：ID=250uA, VGS=0V，如果ID 越大，BVDSS电压值越高。



问题5：一个100V的MOSFET，VGS耐压大概只能到30V。在器件处于关断的时刻，VGD大概能到100V，是因为G和S极间的栅氧化层厚度比较厚，还是说压降主要在沉底和飘移电阻上面？
回复：GS电压主要由栅氧化层厚度控制，GD主要由EPI+层厚度来控制，所以VGD耐压高。




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问题6：关于雪崩，下面描述是否正确？
1、单纯的一次击穿不会损坏MOSFET？
回复：很多时候，就是测1千片，或者1万片，电压高于额定的电压值，MOSFET也不会损坏。

2、雪崩损坏MOSFET有两种情况：一种是快速高功率脉冲，直接使寄生二极管产生较大雪崩电流，芯片快速加热过温损坏。另一种是寄生三极管导通，并发生二次击穿？
回复：是的，特别是新一代工艺的MOSFET，基本上是后一种损坏方式：寄生三极管导通。寄生三极管的导通，发生二次击穿并不全是因为雪崩发生，还可能由于dv/dt过高的原因而导致。

3、雪崩损坏都发生在VDS大于额定值的情况？
回复：是的。但是高温条件下，一些大电流的关断，可能在关断过程中，发生寄生三极管导通而损坏，虽然看不到过压的情况，但是作者仍然将其定义为：雪崩UIS损坏。

4、关于（2）中两种情况，什么情况下倾向于第一种发生，什么情况下倾向于第二种发生？
回复：如果单元非常一致，散热非常好均匀，热平衡好，第一种情况发生，早期的平面工艺有时候就会看到这种损坏模式。现在，新的工艺导致单元的密度越来越集中，产生的损坏通常用就是第二种。

    体内寄生三极管导通产生雪崩损坏，同时伴随着体内寄生三极管发生二次击穿，此时，集电极电压在瞬态时间1-2个N秒内，减少到耐压的1/2，原因在于，内部的电场电流密度很大，耗尽层载流子发生雪崩注入。
电流大，电压高，电场大，电离强，大量的空穴电流流过RB，寄生三极管导通，集电极电压快速返回到基极开路时的击穿电压。增益大时，三极管中产生雪崩击穿，此耐压值低。
三极管管中产生雪崩注入条件：电场应力，正向偏置热不稳定性。
MOS关断时，沟道漏极电流减小，感性负载使VDS升高，以维持ID电流的恒定，ID电流由沟道电流和位移电流组成。位移电流是体二极管耗尽层电流，和DV/DT成比例。
VDS升高和基极放电、漏极耗尽层充电速度相关。漏极耗尽层充电速度和电容COSS、ID相关。ID越大，VDS升高越快。
漏极电压升高，体二极管雪崩产生载流子，全部ID电流雪崩流过二极管，沟道电流为0。

UIS的理解，请参考文献：理解功率MOSFET的UIS，今日电子：2010.4
         
        作者遇到过很多的工程师问这样的一个问题：如果说UIS的雪崩损坏时，电压通常会达到耐压值的1.2~1.3倍，可以明显看到电压有箝位（通俗说法：波形砍头），那么，对于一个100V的MOSFET，工作在105V是否安全，110V是否安全？如上所述，100V的MOSFET，加上110V的电压，不会损坏，那么，安全的原则是什么呢？
对于设计工程师来说，所要求的就是在最极端的条件下，设计的参数有一定的裕量，也就是从设计的角度来说，保持系统的安全和可靠性，永远都排在最优先的位置。
因此，笔者建议的原则是：在动态的极端条件下，瞬态的电压峰值不要超过MOSFET的额定值。


问题7：关于Trench MOS的SOA, 听说MOSFET在放大区有负温度系数效应，所以容易产生热点。这是否就是MOSFET的二次击穿，但是，看资料MOSFET的Rdson是正温度系数效应，不会产生二次击穿。这一点，一直都没有了解过，能否指点一下，后面再请教详细情况。
回复：平面工艺和Trench工艺的MOSFET都有这个特点，这是MOSFET固有特性。Rdson的正温度系数效应是在完全导通的稳态的条件，才具有这样的特性，可以实现稳态的电流均流，但是，MOSFET在
动态开通的过程中，会跨越负温度系数区进入到完全开通的正温度系数区，同样，关断过程中，跨越完全开通的正温度系数区进入负温度系数区。只是因为平面工艺
的单元密度非常小，产生局部过流和过热的可能性小，因此热平衡好，相对的，动态经过负温度系数区时，抗热冲击好。通常在设计过程中，要快速的通过此区域，
减小热不平衡的产生。

具体内容，参考文献：理解功率MOSFET的Rds(on)温度系数特性，今日电子：2009.11
应用于线性调节器的中压功率功率MOSFET选择，今日电子：2012.2
功率MOS管Rds(on)负温度系数对负载开关设计影响，电子技术应用：2010.12