MOSFET雪崩击穿图解 MOSFET避免雪崩失效的方法

雪崩击穿失效机理是什么？

当功率器件承受的雪崩耐量超过极限后，芯片最终会损坏，然而单脉冲雪崩与重复雪崩的失效机理并不相同。

单脉冲雪崩发生时，持续的时间一般在微秒量级，我们发现由于热容的存在，瞬时热量不足以传递到芯片引线框和封装体，雪崩击穿位置的温度会急剧上升，当超过PN结极限温度（约400℃）时，芯片热击穿损坏。所以单脉冲雪崩的极限温度限制是PN结的热击穿温度，而非器件手册标称的最高工作温度Tjmax（150℃）。图给出了在单脉冲雪崩后器件局部热击穿损坏照片。

图 单脉冲雪崩引起的器件局部热击穿损坏

重复雪崩的失效机理主要有两种，一种是重复雪崩过程中芯片结温超过Tjmax，而带来的器件损坏；另一种表现为重复雪崩老化过程中，由于热载流子效应而带来的器件参数漂移，是一个缓慢退化的过程。

MOSFET雪崩击穿图解

Power MOSFET四层结构的横截面如图所示，通过MOSFET横截面结构图可以发现MOSFET体内存在 基极寄生电阻 、 寄生电容 、寄生双极****晶体管和 内置二极管 。

图 Power MOSFET四层结构横截面

MOSFET雪崩击穿的等效威廉希尔官方网站 如图所示，当在MOSFET中的漏极和源极之间施加高于击穿电压的电压时，内置二极管(相当于pn结)进入雪崩击穿并通过雪崩电流。在这种雪崩击穿期间，与 MOSFET内部二极管电流呈反方向流动的电流称为“ 雪崩电流I****AS ”，参见下图(1)中雪崩电流路径。

图 MOSFET雪崩失效电流路径示意图(红色部分)

MOSFET避免雪崩失效的方法

一般情况下，有抗雪崩保证的MOSFET，在其规格书中会规定IAS和EAS的绝对最大额定值，因此可以通过规格书来了解详细的值。在有雪崩电流流动的工作环境中，需要把握I****AS和E****AS的 实际值 ，并在绝对最大额定值范围内使用。

引发雪崩击穿的例子包括反激式转换器中的MOSFET关断时的反激电压和寄生电感引起的浪涌电压等。针对反激电压引起的 雪崩击穿 ，对策包括在设计威廉希尔官方网站 时采用降低反激电压的设计或使用具有更高耐压性能的MOSFET。而针对寄生电感引起的 雪崩击穿 ，改用引脚更****短的封装的MOSFET或改善威廉希尔官方网站 板布局以降低寄生电感等都是比较有效的措施。