MOS管損壞原因詳析及各類解決方案

1、ncuwcriE-CCnMOS管擊穿的原因及解決方案MOS管被擊穿的原因及解決方案如下：第一、MOS管本身的輸入電阻很高，而柵 -源極間電容又非常小，所以極易受外界電磁場或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C ），將管子損壞。雖然MOS輸入端有抗靜電的保護措施，但仍需小心對待，在存儲和運輸中最好用金屬容器或者導(dǎo)電材料包裝，不要放在易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。組裝、調(diào)試時，工具、儀表、工作臺等均應(yīng)良好接地。要防止操作人員的靜電干擾造成的損壞，如不宜穿尼龍、化纖衣服，手或工具在接觸集成塊前最好先接一下地。對器件引線矯直彎曲或人工焊接時，使用的設(shè)備必須良

2、好接地。第二、MOS電路輸入端的保護二極管，其導(dǎo)通時電流容限一般為1mA在可能出現(xiàn)過大瞬態(tài)輸入電流（超過1 OmA）時，應(yīng)串接輸入保護電阻。而129#在初期設(shè)計時沒有加入保護電阻，所以這也是 MOS管可能擊穿的原因，而通過更換一個內(nèi)部有保護電阻的MOS管應(yīng)可防止此種失效的發(fā)生。還有由于保護電路吸收的瞬間能量有限，太大的瞬間信號和過高的靜電電壓將使保護電路失去作用。所以焊接時電烙鐵必須可靠接地，以防漏電擊穿器件輸入端，一般使用時，可斷電后利用電烙鐵的余熱進行焊接，并先焊其接地管腳。附錄：靜電的基本物理特征為：有吸引或排斥的力量；有電場存在，與大地有電位差；會產(chǎn)生放電電流。這三種情形會對電子元件造

3、成以下影響：1. 元件吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響元件的功能和壽命。2. 因電場或電流破壞元件絕緣層和導(dǎo)體，使元件不能工作（完全破壞）。3. 因瞬間的電場軟擊穿或電流產(chǎn)生過熱，使元件受傷，雖然仍能工作，但是壽命受損。上述這三種情況中，如果元件完全破壞，必能在生產(chǎn)及品質(zhì)測試中被察覺而排除，影響較少。如果元件輕微受損，在正常測試中不易被發(fā)現(xiàn)，在這種情形下，常會因經(jīng)過多次加工，甚至已在使用時，才被發(fā)現(xiàn)破壞，不但檢查不易，而且損失亦難以預(yù)測。靜電對電子元件產(chǎn)生的危害不亞于嚴重火災(zāi)和爆炸事故的損失電子元件及產(chǎn)品在什么情況下會遭受靜電破壞呢？可以這么說：電子產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的全過程都遭受靜電破壞的威脅

4、。從器件制造到插件裝焊、整機裝聯(lián)、包裝運輸直至產(chǎn)品應(yīng)用，都在靜電的威脅之下。在整個電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，每一個階段中的每一個小步驟，靜電敏感元件都可能遭受靜電的影響或受到破壞，而實際上最主要而又容易疏忽的一 點卻是在元件的傳送與運輸?shù)倪^程。在這個過程中，運輸因移動容易暴露在外界電場（如經(jīng)過高壓設(shè)備附近、工人移動頻繁、車輛迅速移動等）產(chǎn)生靜電而受到破壞，所以傳送 與運輸過程需要特別注意，以減少損失，避免無所謂的糾紛。場效應(yīng)管（MOSFET）檢測方法與經(jīng)驗一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別（1）用測電阻法判別結(jié)型場效應(yīng)管的電極根據(jù)場效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場效應(yīng)管的

5、三個電極。具體方法：將萬用表撥在RX 1k檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極D和源極So因為對結(jié)型場效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極G。也可以將萬用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個電極，測其電阻值。當(dāng)出現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相等時，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，說明是PN結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是N溝道 場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測出的電阻值均很小，說明是正向PN結(jié)，即是正向電阻，判

6、定為P溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若不出現(xiàn)上述情 況，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進行測試，直到判別出柵極為止。（2）用測電阻法判別場效應(yīng)管的好壞測電阻法是用萬用表測量場效應(yīng)管的源極與漏極、柵極與源極、柵極與漏極、柵極G1與柵極G 2之間的電阻值同場效應(yīng)管手冊標(biāo)明的電阻值是否相符去判別管的好壞。具體方法：首先將萬用表置于R XI 0或R X100檔，測量源極S與漏極D之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范圍（在手冊中可知，各種不同型號的管，其電阻值是各不相同的），如果測得阻值大于正常值，可能是由于內(nèi)部接觸不良；如果測得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表置于RXI 0 k檔，再測柵極G

7、 1與G2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測得其各項電阻值均為無窮大，則說明管是正常的；若測得上述各阻值太小或為通路，則說明管是壞的。要注意，若兩個柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進行檢測。（3）用感應(yīng)信號輸人法估測場效應(yīng)管的放大能力1ncuHOriE.con具體方法：用萬用表電阻的 RX100檔，紅表筆接源極S,黑表筆接漏極D,給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓，此時表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結(jié)型場效應(yīng)管的柵極G,將人體的感應(yīng)電壓信號加到柵極上。這樣，由于管的放大作用，漏源電壓VDS和漏極電流Ib都要發(fā)生變化，也就是漏源極間電阻發(fā)生了變化，由此可以觀察到表針有較大幅度

8、的擺動。如果手捏柵極表針擺動較小，說明管的放大能力較差；表針擺動較大，表明管的放大能力大；若表針不動，說明管是壞 的。根據(jù)上述方法，我們用萬用表的 RX 100檔，測結(jié)型場效應(yīng)管3DJ2F。先將管的G極開路，測得漏源電阻 RDS為600Q ,用手捏住G極后，表針向左擺動，指示的電 阻RDS為12kQ,表針擺動的幅度較大，說明該管是好的，并有較大的放大能力。運用這種方法時要說明幾點：首先，在測試場效應(yīng)管用手捏住柵極時，萬用表針可能向右擺動(電阻值減小),也可能向左擺動(電阻值增加)。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時的工作點可能不同(或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū))所

9、致，試驗表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動；少數(shù)管的RDS減小，使表針向右擺動。但無論表針擺動方向如何，只要表針擺動幅度較大，就說明管有較大的放大能力。第二，此方法對MOS場效應(yīng)管也適用。但要注意,MOS場效應(yīng)管的輸人電阻高，柵極G允許的感應(yīng)電壓不應(yīng)過高，所以不要直接用手去捏柵極，必須用于握螺絲刀的絕緣柄，用金屬桿去碰觸柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測量完畢，應(yīng)當(dāng)G-S極間短路一下。這是因為 G-S結(jié)電容上會充有少量電荷，建立起V GS電壓，造成再進行測量時表針可能不動，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。(4) 用測電阻法判別無標(biāo)志的場效應(yīng)管首先用測量電阻

10、的方法找出兩個有電阻值的管腳，也就是源極S和漏極D,余下兩個腳為第一柵極G1和第二柵極G2。把先用兩表筆測的源極S與漏極D之間的電阻值記下來，對調(diào)表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來，兩次測得阻值較大的一次，黑表筆所接的電極為漏極D;紅表筆所接的為源極S。用這種方法判別出來的S、D極，還可以用估測其管的放大能力的方法進行驗證，即放大能力大的黑表筆所接的是D極；紅表筆所接地是8極，兩種方法檢測結(jié)果均應(yīng)一樣。當(dāng)確定了漏極D、源極S的位置后，按D、S的對應(yīng)位置裝人電路，一般 G1、G2也會依次對準(zhǔn)位置，這就確定了兩個柵極G1、G2的位置，從而就確定了 D、 S、G1、G2管腳的順序。(5) 用測反向

11、電阻值的變化判斷跨導(dǎo)的大小對VMO S N溝道增強型場效應(yīng)管測量跨導(dǎo)性能時，可用紅表筆接源極S、黑表筆接漏極D,這就相當(dāng)于在源、漏極之間加了一個反向電壓。此時柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬用表的歐姆檔選在RX 10kQ的高阻檔，此時表內(nèi)電壓較高。當(dāng)用手接觸柵極G時，會發(fā)現(xiàn)管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說明管的跨導(dǎo)值越高；如果被測管的跨導(dǎo)很小，用此法測時，反向阻值變化不大。二、.場效應(yīng)管的使用注意事項(1) 為了安全使用場效應(yīng)管，在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。(2) 各類型場效應(yīng)管在使用時，都要嚴格按要求的偏置接

12、人電路中，要遵守場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(yīng)管柵源漏之間是PN結(jié)，N溝道管柵極不能加正偏壓；P溝道管柵極不能加負偏壓，等等。(3 ) MOS場效應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運輸、貯藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保存時最好放在金屬盒內(nèi)，同時也要注意管的防潮。(4) 為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地；管腳在焊接時，先焊源極；在連入電路之前，管的全部引線端保持互相短接狀態(tài)，焊接完后才把短接材料去掉；從元器件架上取下管時，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用

13、接地環(huán)等；當(dāng)然，如果能采用先進的氣熱型 電烙鐵，焊接場效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全；在未關(guān)斷電源時，絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應(yīng)管時必須注意。(5) 在安裝場效應(yīng)管時，注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件；為了防管件振動，有必要將管殼體緊固起來；管腳引線在彎曲時，應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸5毫米處進行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。對于功率型場效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因為功率型場效應(yīng)管在高負荷條件下運用，必須設(shè)計足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩(wěn)定可靠 地工作。2FhHCUHCriE-CCn總之，確保場效應(yīng)管安全使用，要注意的事項是多種多樣，采取

14、的安全措施也是各種各樣，廣大的專業(yè)技術(shù)人員，特別是廣大的電子愛好者，都要根據(jù)自己的實際情 況出發(fā)，采取切實可行的辦法，安全有效地用好場效應(yīng)管。三. VMOS場效應(yīng)管VMOS場效應(yīng)管(VMOSFET )簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管，其全稱為 V型槽MOS場效應(yīng)管。它是繼 MOSFET之后新發(fā)展起來的高效、功率開關(guān)器件。它不僅 繼承了 MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高(A108W、驅(qū)動電流小(0.1 m左右)，還具有耐壓高(最高1200V)、工作電流大(1.5A100A)、輸出功率高(1250W)、 跨導(dǎo)的線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點集于一身，因此在電壓放大器(電壓放

15、大倍數(shù)可達數(shù)千倍)、功率放大器、開關(guān)電 源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。VMOS場效應(yīng)功率管具有極高的輸入阻抗及較大的線性放大區(qū)等優(yōu)點，尤其是其具有負的電流溫度系數(shù)，即在柵-源電壓不變的情況下，導(dǎo)通電流會隨管溫升高而減小，故不存在由于 二次擊穿”現(xiàn)象所引起的管子損壞現(xiàn)象。因此， VMOS管的并聯(lián)得到廣泛應(yīng)用。眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同，從圖1上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點：第一，金屬柵極采用 V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以 ID不是沿芯片水平流動，而是自重摻雜 N+區(qū)

16、(源 極S)出發(fā)，經(jīng)過P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達漏極 D。電流方向如圖中箭頭所示，因為流通截面積增大，所以能通過大電流。由于在柵極與芯 片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應(yīng)管。國內(nèi)生產(chǎn)VMOS場效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導(dǎo)體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產(chǎn)品有 VN401、VN672、VMPT2等。下面介紹檢測VMOS管的方法。1. 判定柵極G將萬用表撥至RX 1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大，則證明此腳為G極，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。2. 判定源極S、漏極D由圖1可見，在源-漏

17、之間有一個PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識別 S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，其中電阻值較低(一般為幾千歐 至十幾千歐)的一次為正向電阻，此時黑表筆的是 S極，紅表筆接D極。3. 測量漏-源通態(tài)電阻RDS (on)將G-S極短路，選擇萬用表的 RX 1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。由于測試條件不同，測出的 RDS (on)值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用 500型萬用表RX1檔實測一只IRFPC50型VMOS管，RDS (on) =3.2W ,大于 0.58W (典型值)。4. 檢查跨導(dǎo)將萬用表置于RX 1k (或RX 100)檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。注意事項：(1 ) VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于 N溝道管。對于P溝道管，測量時應(yīng)交換表筆的位置。(2) 有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護二極管，本檢測方法中的1、2項不再適用。(3) 目前市場上還有一種 VMOS管功率模塊，專供交流電機調(diào)速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu) 成三相橋式結(jié)構(gòu)。(4) 現(xiàn)在市售VNF系列