何種應(yīng)用條件要考慮MOSFET雪崩能量

1、在功率的數(shù)據(jù)表中，通常包括單脈沖雪崩能量，雪崩電流，重復(fù)脈沖雪崩能量等參數(shù)，而許多電子工程師在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)的過程中，很少考慮到這些參數(shù)與電源系統(tǒng)的應(yīng)用有什么樣的聯(lián)系，如何在實(shí)際的應(yīng)用中評定這些參數(shù)對其的影響，以及在哪些應(yīng)用條件下需要考慮這些參數(shù)。這里將論述這些問題，同時(shí)探討功率在非鉗位感性開關(guān)條件下的工作狀態(tài)。,和的定義及測量的雪崩能量與器件的熱性能和工作狀態(tài)相關(guān)，其最終的表現(xiàn)就是溫度的上升，而溫度上升與功率水平和硅片封裝的熱性能相關(guān)。功率半導(dǎo)體對快速功率脈沖（時(shí)間為20J）的熱響應(yīng)可以由式說明：其中，是硅片面積，常數(shù)與硅片的熱性能相關(guān)。由式得:其中，是脈沖時(shí)間。當(dāng)長時(shí)間在低電流下測量雪崩能量

2、時(shí)，消耗的功率將使器件的溫度升高，器件的失效電流由其達(dá)到的峰值溫度所決定。如果器件足夠牢靠，溫度不超過最高的允許結(jié)溫，就可以維持測量。在此過程內(nèi)，結(jié)溫通常從25C增加到，外部環(huán)境溫度恒定為25C，電流通常設(shè)定在的。雪崩電壓大約為倍器件額定電壓。雪崩能量通常在非鉗位感性開關(guān)條件下測量。其中，有兩個(gè)值和，為單脈沖雪崩能量，定義了單次雪崩狀態(tài)下器件能夠消耗的最大能量；為重復(fù)脈沖雪崩能量。雪崩能量依賴于電感值和起始的電流值。圖為去耦的測量電路及波形。其中，驅(qū)動(dòng)為，待測量的為，為電感，為續(xù)流管。待測量的和驅(qū)動(dòng)同時(shí)導(dǎo)通，電源電壓加在電感上，電感激磁，其電流線性上升，經(jīng)導(dǎo)通時(shí)間后，電感電流達(dá)到最大值；然后待

3、測量的和驅(qū)動(dòng)同時(shí)關(guān)斷，由于電感的電流不能突變，在切換的瞬間,要維持原來的大小和方向，因此續(xù)流二極管導(dǎo)通。去耦的測量圖由于的之間有寄生電容，因此，在導(dǎo)通續(xù)流時(shí)，電感和形成諧振回路，的電流降低使上的電壓上升，直到電感的電流為0自然關(guān)斷，中儲存的能量應(yīng)該全部轉(zhuǎn)換到中。如果電感為，理論上，電壓為的區(qū)域相當(dāng)于一個(gè)反并聯(lián)這樣高的電壓值是不可能的，那么為什么會有這樣的情況？從實(shí)際的波形上看，增加，增加到接近于對的二極管。由于這個(gè)二極管兩端加的是反向電壓，因此處于反向工作區(qū)，隨著的電壓應(yīng)穩(wěn)壓管的鉗位電壓也就是時(shí),所示。此時(shí)，工作于雪崩區(qū)，的電壓就不會再明顯的增加，而是維持在就是雪崩電壓，對于單次脈沖，加在值基

4、本不變，如圖上的能量即為雪崩能量同時(shí)，由于雪崩電壓是正溫度系數(shù)，當(dāng)內(nèi)部的某些單元溫度增加，其耐壓值也增加，因此，那些溫度低的單元自動(dòng)平衡，流過更多的電流以提高溫度從而提高雪崩電壓。另外，測量值依賴于雪崩電壓，而在去磁期間，雪崩電壓將隨溫度的增加而變化。在上述公式中，有一個(gè)問題，那就是如何確定？當(dāng)電感確定后，是由來確定的嗎？事實(shí)上，對于一個(gè)器件，要首先確定。如圖所示的電路中，電感選定后，不斷地增加電流，直到將完全損壞，然后將此時(shí)的電流值除以或，即降額或，所得到的電流值即為A注意到和固定后，也是確定的。過去，傳統(tǒng)的測量的電路圖和波形如圖所示。注意到，最后的電壓沒有降到，而是，也就是有部分的能量沒有

5、轉(zhuǎn)換到雪崩能量中。圖傳統(tǒng)的測量圖在關(guān)斷區(qū)，圖（）對應(yīng)的三角形面積為能量，不考慮，去磁電壓為，實(shí)際的去磁電壓為-因此雪崩能量為對于一些低壓的器件，變得很小，弓|入的誤差會較大，因此限制了此測量電路的在低壓器件中的使用。目前測量使用的電感，不同的公司有不同的標(biāo)準(zhǔn)，對于低壓的，大多數(shù)公司開始趨向于用的電感值。通常發(fā)現(xiàn)：如果電感值越大，盡管雪崩的電流值會降低，但最終測量的雪崩能量值會增加，原因在于電感增加，電流上升的速度變慢，這樣芯片就有更多的時(shí)間散熱，因此最后測量的雪崩能量值會增加。這其中存在動(dòng)態(tài)熱阻和熱容的問題，以后再論述這個(gè)問題。雪崩的損壞方式圖顯示了工作條件下，器件雪崩損壞以及器件沒有損壞的狀

6、態(tài)。TOC o 1-5 h z事實(shí)上，器件在工作條件下的雪崩損壞有兩種模式：熱損壞和寄生二極管導(dǎo)通損壞。熱損壞就是功率在功率脈沖的作用下，由于功耗增加導(dǎo)致結(jié)溫升高，結(jié)溫升高到硅片特性允許的臨界值，失效將發(fā)生。寄生三極管導(dǎo)通損壞：在內(nèi)部，有一個(gè)寄生的三極管（見圖），通常三級管的擊穿電壓通常低于的電壓。當(dāng)?shù)姆聪螂娏鏖_始流過區(qū)后，和產(chǎn)生壓降，和的壓降等于三極管的E由于局部單元的不一致，那些弱的單元，由于基級電流增加和三級管的放大作用促使局部的三極管導(dǎo)通，從而導(dǎo)致失控發(fā)生。此時(shí)，柵極的電壓不再能夠關(guān)斷。圖寄生三極管導(dǎo)通在圖中，為源極下體內(nèi)收縮區(qū)的電阻，為接觸電阻，和隨溫度增加而增加，射極和基極的開啟電壓隨溫度的增加而降低。因此，的能力隨度的增加而降低。圖5損壞模式（，5,起始溫度25C）在什么的應(yīng)用條件下要考慮雪崩能量從上面的分析就可以知道，對于那些在的和極產(chǎn)生較大電壓的尖峰應(yīng)用，就要考慮器件的雪崩能量，電壓的尖峰所集中的能量主要由電感和電流所決定，因此對于反激的應(yīng)用，關(guān)斷時(shí)會產(chǎn)生較大的電壓尖峰。通常的情況下，功率器件都會降額，從而留有足夠的電壓余量。但是，一些電源在輸出短路時(shí)，初級中