MOS管的雪崩击穿
目录
简介
分析
关于雪崩击穿
热击穿
寄生晶体管引起的当前破坏
简介
当MOSFET关断时，若漏极与源极之间的施加电压超过绝对最大额定值VDSS，就会发生雪崩击穿。即使漏极的直流电压在额定范围内，由于布线中的寄生电感等因素，可能会在此直流电压上叠加浪涌电压，导致其超过最大额定值。在雪崩击穿期间，电流会突然流过，这可能导致雪崩损坏。在电路设计中，即使有保证雪崩能力的产品，也应选择漏源电压VDSS对最大漏极电压具有足够余量的MOSFET。此外，还应采取以下措施以防止浪涌电压的发生。
分析
当MOSFET从导通状态切换到关断状态的过渡期间，由于电路中寄生电感的影响，在漏极和源极之间可能会施加一个浪涌电压（见图1）。当该浪涌电压作为反向偏压施加到MOSFET上时，内部寄生二极管的PN结中的自由电子会被加速并获得高动能。这些高能电子与原子碰撞，释放出额外的自由电子并产生电子-空穴对。新生成的电子也会在强电场中被加速，从而引发更多的电子-空穴对产生，形成链式反应。结果是电流迅速增大，流过大量电流——称为雪崩电流（IAS）。这种现象被称为雪崩击穿。。
关于雪崩击穿
雪崩击穿可分为两种主要类型：热击穿和由寄生晶体管引起的电流感应击穿。
热击穿
图4显示了雪崩测试电路及其波形。在该电路中，当MOSFET关断时，电感L试图维持先前流过的电流。结果，电感产生反向电压，如果漏源电压超过额定VDSS，则可能发生雪崩击穿。
在此击穿期间，雪崩电流（IAS）流过MOSFET。器件由于雪崩电流与击穿电压BVDSS的组合而产生功率损耗。这种功率损耗导致器件的结温Tj升高，可能引发器件故障。这种能量损耗称为雪崩能量（EAS），是电路设计中的重要参数。
寄生晶体管引起的当前破坏
当MOSFET的漏源电压超过其额定VDSS且发生雪崩击穿时，雪崩电流（IAS）会流入内部电阻RBE，如图3所示。这会在寄生双极型晶体管（BJT）的基极-发射极结上产生电压，表示为：
VBE=IAS×RBE
如果此VBE足够大，寄生晶体管将导通，允许大电流（短路电流）流过。这可能导致MOSFET因短路损坏而发生灾难性故障。