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功率MOSFET的保护 

功率MOSFET的薄弱之处是栅极绝缘层易被击穿损坏,栅源间电压不得超过±20V。一般认为是绝缘栅场效应管易受各种静电感应而击穿栅极绝缘层,实际上这种损坏的可能性还与器件的大小有关,管芯尺寸大,栅极输入电容也大,受静电电荷充电而使栅源间电压超过±20V而击穿的可能性相对小些。此外,栅极输入电容可能经受多次静电电荷充电,电荷积累使栅极电压超过±20V而击穿的可能性也是实际存在的。

为此,在使用时必须注意采取保护措施。

1)防止静电击穿。功率MOSFET的最大优点是具有极高的输入阻抗;因此在静电较强的场合难于泄放电荷,容易引起静电击穿。静电击穿有两种方式;一是电压型,即栅极的薄氧化层发生击穿,形成针孔,使栅极和源极间短路,或者使栅极和漏极间短路;二是功率型,即金属化薄膜铝条被熔断,造成栅极开路或者是源极开路。

防止静电击穿应注意以下几个方面。

     在测试和接入电路之前器件应存放在静电包装袋、导电材料或金属容器中,不能放在塑料盒或塑料袋中。取用时应拿管壳部分而不是引线部分。工作人员需通过腕带良好接地。

     将器件接入电路时,工作台和烙铁都必须良好接地,焊接时烙铁应断电。

在测试器件时,测量仪器和工作台都必须良好接地。器件的3个电极未全部接入测试仪器或电路前不要施加电压。改换测试范围时,电压和电流都必须先恢复到0

注意栅极电压不要过限。

2)防止偶然性振荡损坏器件。功率MOSFET与测试仪器、接插盒等的输入电容、输入电阻匹配当时会出现偶然性振荡,造成器件损坏。因此,在用图示仪等仪器测试时,需在器件的栅极端子处外接10kΩ的串联电阻,也可在栅极源极之间外接大约0.5μF电容器

3)防止过电压。首先是栅源间的过电压保护。如果栅源间的阻抗过高,则漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极而产生相当高的UGS电压过冲,这一电压会引起栅极氧化层永久性损坏,如果是正方向的UGS瞬态电压还会导致器件的误导通。为此要适当降低栅极驱动电路的阻抗,在栅源之间并接阻尼电阻或并接稳压值20V的稳压管。特别要注意防止栅极开路工作。其次是漏极间的过电压防护。如果电路中有电感性负载,则当器件关断时,漏极电流的突变(di/dt)会产生比电源电压高的多的漏极电压过冲,导致器件损坏。应采取稳压管箝位,二极管RC箝位或RC抑制电路等保护措施。

4)防止过电流。若干负载的接入或切除均可能产生很高的冲击电流,以至超过IDM的极限值,此时必须用电流传感器和控制电路使器件回路迅速展开。在脉冲应用中不仅要保证峰值电流不超过最大额定值IDM,而且还要保证其有效值电流也在正常范围之内。






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