【经验】一文介绍MOS损坏主要原因、开关原理和重要参数简要说明

2022-11-12 HI-SEMICON公众号
MOS管,HI-SEMICON MOS管,HI-SEMICON MOS管,HI-SEMICON MOS管,HI-SEMICON

MOS在控制器电路中的工作状态:开通过程(由截止到导通的过渡过程)、导通状态、关断过程(由导通到截止的过渡过程)、截止状态。
 

MOS主要损耗也对应这几个状态:开关损耗(开通过程和关断过程),导通损耗,截止损耗(漏电流引起的,这个忽略不计),还有雪崩能量损耗。
 

只要把这些损耗控制在MOS承受规格之内,MOS即会正常工作,超出承受范围,即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗,不同MOS这个差距可能很大。

MOS损坏主要原因:

· 过流——持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁。

· 过压——源漏过压击穿、源栅极过压击穿。

· 静电——静电击穿,CMOS电路都怕静电。


MOS开关原理
MOS是电压驱动型器件,只要栅极和源级间给一个适当电压,源级和漏级间通路就形成。这个电流通路的电阻被成为MOS内阻,就是导通电阻<rDS(ON)>。这个内阻大小基本决定了MOS芯片能承受的最大导通电流(当然和其它因素有关,最有关的是热阻),内阻越小承受电流越大(因为发热小)。


防止MOS烧毁

MOS问题远没这么简单,麻烦在它的栅极和源级间,源级和漏级间,栅极和漏级间内部都有等效电容。所以给栅极电压的过程就是给电容充电的过程(电容电压不能突变),而MOS源级和漏级间由截止到导通的开通过程受栅极电容的充电过程制约。
 

然而,这三个等效电容是构成串并联组合关系,它们相互影响,并不是独立的,如果独立的就很简单了。


其中一个关键电容就是栅极和漏级间的电容CGD,这个电容业界称为米勒电容。这个电容不是恒定的,随栅极和漏级间电压变化而迅速变化。这个米勒电容是栅极和源级电容充电的绊脚石,因为栅极给栅-源电容CGD充电达到一个平台后,栅极的充电电流必须给米勒电容Cgd充电。这时栅极和源级间电压不再升高,达到一个平台,这个是米勒平台(米勒平台就是给CGD充电的过程),米勒平台大家首先想到的麻烦就是米勒振荡。(即,栅极先给CGS充电,到达一定平台后再给CGD充电)。

 

因为这个时候源级和漏级间电压迅速变化,内部电容相应迅速充放电,这些电流脉冲会导致MOS寄生电感产生很大感抗。这里面就有电容、电感、电阻组成震荡电路(能形成2个回路),并且电流脉冲越强频率越高振荡幅度越大,所以最关键的问题就是这个米勒平台如何过渡。

 

Gs极加电容,减慢MOS管导通时间,有助于减小米勒振荡。防止MOS管烧毁。

 

过快的充电会导致激烈的米勒振荡,但过慢的充电虽减小了振荡,但会延长开关从而增加开关损耗。MOS开通过程源级和漏级间等效电阻相当于从无穷大电阻到阻值很小的导通内阻(导通内阻一般低压MOS只有几毫欧姆)的一个转变过程。

比如一个MOS最大电流100a,电池电压96v,在开通过程中,有那么一瞬间(刚进入米勒平台时)MOS发热功率是P=V*I(此时电流已达最大,负载尚未跑起来,所有的功率都降落在MOS管上),P=96*100=9600w!这时它发热功率最大,然后发热功率迅速降低直到完全导通时功率变成100*100*0.003=30w(这里假设这个MOS导通内阻3毫欧姆),开关过程中这个发热功率变化是惊人的。

 

如果开通时间慢,意味着发热从9600w到30w过渡的慢,MOS结温会升高的厉害。所以开关越慢,结温越高,容易烧MOS。为了不烧MOS,只能降低MOS限流或者降低电池电压。比如给它限制50a或电压降低一半成48v,这样开关发热损耗也降低了一半,不烧管子了。

 

这也是高压控容易烧管子原因,高压控制器和低压的只有开关损耗不一样(开关损耗和电池端电压基本成正比,假设限流一样),导通损耗完全受MOS内阻决定,和电池电压没任何关系。

 

其实整个MOS开通过程非常复杂。里面变量太多。总之就是开关慢不容易米勒震荡,但开关损耗大,管子发热大,开关速度快理论上开关损耗低(只要能有效抑制米勒震荡)。但是往往米勒震荡很厉害(如果米勒震荡很严重,可能在米勒平台就烧管子了),反而开关损耗也大,并且上臂MOS震荡更有可能引起下臂MOS误导通,形成上下臂短路。
 

所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布线技能。最终就是找个平衡点(一般开通过程不超过1μs)。开通损耗这个最简单,只和导通电阻成正比,想大电流低损耗找内阻低的。


下面介绍点对普通用户实用的
MOS挑选的重要参数简要说明:

栅极电荷:QGS、QGD

 

QGS:指的是栅极从0v充电到对应电流米勒平台时总充入电荷(实际电流不同,这个平台高度不同,电流越大,平台越高,这个值越大)。这个阶段是给CGS充电(也相当于CISS,输入电容)。

 

QGD:指的是整个米勒平台的总充电电荷(在这称为米勒电荷)。这个过程给CGD(CRSS,这个电容随着GD电压不同迅速变化)充电。


在开关过冲中,MOS主要发热区间是粗红色标注的阶段。从VGS开始超过阈值电压,到米勒平台结束是主要发热区间。其中米勒平台结束后MOS基本完全打开这时损耗是基本导通损耗(MOS内阻越低损耗越低)。

 

阈值电压前,MOS没有打开,几乎没损耗(只有漏电流引起的一点损耗)。其中又以红色拐弯地方损耗最大(QGS充电将近结束,快到米勒平台和刚进入米勒平台这个过程发热功率最大(更粗线表示)。

 

所以一定充电电流下,红色标注区间总电荷小的管子会很快度过,这样发热区间时间就短,总发热量就低。所以理论上选择QGS和QGD小的MOS管能快速度过开关区。


导通内阻:RDS(ON);这个耐压一定情况下是越低越好。
不过不同厂家标的内阻是有不同测试条件的。测试条件不同,内阻测量值会不一样。同一管子,温度越高内阻越大(这是硅半导体材料在MOS制造工艺的特性,改变不了,能稍改善)。所以大电流测试内阻会增大(大电流下结温会显著升高),小电流或脉冲电流测试,内阻降低(因为结温没有大幅升高,没热积累)。

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 0

本文由奶爸工程师转载自HI-SEMICON公众号,原文标题为:防止MOS管烧毁,先要知道为什么它会烧?,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

评论

   |   

提交评论

全部评论(0

暂无评论

相关推荐

MOS管输出特性曲线,你看明白了吗?

我们知道,三极管是利用IB的电流去控制电流IC的,所以说三极管是电流控制电流的器件。而MOS管是利用VGS的电压去控制电流Id的,所以说MOS管是电压控制电流的器件。对于N沟道增强型的MOS管,当VGS>VGS(th)时,MOS就会开始导通,如果在D极和S极之间加上一定的电压,就会有电流Id产生。

设计经验    发布时间 : 2024-06-06

【经验】各种开关电源MOS管驱动电路设计详解

在使用mos管驱动电路设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑mos的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。本文介绍MOS管种类和结构,以及几个模块电源中常用的MOS管驱动电路。

设计经验    发布时间 : 2022-11-07

【经验】解析如何判断MOS管工作状态

MOS管的工作状态一共有两种,增强型和耗尽型两类又有N沟道和P沟道之分。那么如何判断mos管工作状态呢?本文HI-SEMICON将为您进行介绍。MOS管是金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor)场效应晶体管。

设计经验    发布时间 : 2022-10-04

【技术】MOSFET规格书参数详解

极限参数HI-SEMICON极限参数也叫绝对最大额定参数,MOS管在使用过程当中,任何情况下都不能超过下图的这些极限参数,否则MOS管有可能损坏。本文对MOSFET规格书参数进行详细讲解。

技术探讨    发布时间 : 2023-11-13

HI-SEMICON MOSFET在园林工具上的应用,具有优秀Rdson和EAS性能,较低FOM值

园林工具市场正经历锂电化趋势,其中无刷电机技术受到重视,MOSFET在其中扮演关键角色。深鸿盛电子提供适合园林工具的中低压MOS产品,具有优秀的性能和多种封装选择,满足不同电池供电和电机负载需求。

应用方案    发布时间 : 2024-09-15

HI-SEMICON 产品充电桩行业分享

型号- SCP65R090CF,SFS3401,SC3D40065D,SC3D40120D,SFS3400,SC3D40065I,SC3D40065H,SC3D15120H,SC3D40065G,SGP104R5T,SFS2N7002,SFS3407,SC3D10120H,SCW65R075CF,S3M040120K3,SCW65R050CF,SFD3009T,SGA104R5T,SC3D40065A,SFA10015T,SFS2301,SC3D30065I,SFS3415,SCW65R090CF,SC3D30065G,SFD50N06,SC3D30065H,SC3D30120H,SGD105R5T,SGP104R0T,SC3D30065D,SC3D30120D,SC3D30065A,SFD6008T,SCW65R041CF,S3M075120K3,SC3D20065I,SC3D20065H,SC3D20120H,SC3D20065A,SGA105R5T,SGA104R0T,SC3D20065D,SC3D20065G,SC3D20120D

商品及供应商介绍  -  HI-SEMICON  - 2023/10/8 PDF 中文 下载

HI-SEMICON(深鸿盛)场效应管(MOSFET)选型表

目录- 中低压功率MOSFETs    高压功率MOSFETs    超结MOSFETs   

型号- SFU6007T,SFP20N65,SCF60R190C,SFD3006T,SFD6003T,SGP104R5T,SFF10N65R,SFD7N70,SFF4N60E,SFQ0320T4,SFM4009T,SFE6001T2,SFP20N60,SFK2N50,SFF60N06,SFM041R8T,SFD60N06,SFD2N50,SFP4N65,SFP33N10,SFP4N65E,SCP60R190C,SFP20N70,SFS3401,SFD4N60E,SFS3400,SFD6005T,SFD7N65E-Y,SFD7N50,SFM6005ST,SFF18N50,SCA60R280C,SFM4N65,SFD1N65,SCP70R360C6,SFD3015T,SGA855R0T,SFP50N06,SCA65R540T,SCF65R640C,SFQ0322T4,SFU4N65E,SFF12N65,SFD6006T,SFD6N70,SGM10HR14T,SFQ0420T4,SGM062R3T,SFS4525T,SFD3N50-P,SFN3009T,SCD60R360C,SFF6N70,SFU3006T,SCF65R1K15C,SFP9N20,SFF50N06,SFD6007T,SFF3N50-P,SFP10N60,SCF65R380C,SFP7N65E-Y,SCP65R380C,SCP60R280C,SFS4008T2,SFS2300,SFF7N65-Y,SCF60R280C,SFF13N50,SFF7N50,SCF65R540T,SFD50N06,SFP10N70,SCD65R1K2C,SFM4010T,SFD3N50TS,SFF6007T,SCF80R500C,SCD80R500C,SFF2N50,SFD3012T,SFA3018T,SFF7N65,SCF65R310C,SFF7N65E-Y,SCD70R360C6,SFF6006T,SCK65R1K15C,SFD4N65E,SFF15N10,SFU4N65,SFF7N70,SFD4003T,SFU9N65,SFF6005T,SFD7N65-Y,SCP60R160C,SCA60R190C,SCF80R950C,SFK3N50,SCF55R2K7C,SFF12N65-Y,SFE3007T,SFP3006T,SFD5N50,SGM6005DT,SFF9N20,SGF15N10,SFP60N06,SFS2N10,SCF70R600C6,SFD4001PT5,SFP10N65-Y,SFF3N50,SFM4N65E,SCD65R125C,SCF65R125C,SFD4N70,SFP7N65-Y,SFF5N50TS,SFP6005T,SCP65R125C,SGM031R1T,SCF70R420C,SCD70R420C,SFP12N65-Y,SCP65R540T,SCF60R160C,SFD4N65,SFS2N7002,SFF3N50TS,SFF33N10,SCF70R360C6,SFS2302B,SFS2301B,SFD15N10,SFF20N60,SFD6003PT,SGA104R5T,SFF20N65,SFS4606T,SFU4003T,SGD15N10,SFF9N50,SFD10N65-J,SFF4N65E,SFD4004PT,SFD9N65,SFF20N70,SFU10N65R,SCD55R2K7C,SFU6003T,SFF10N70,SCF60R360C,SFD2006T,SFF9N65,SFP13N50,SCD70R600C6,SFU7N70,SCD65R380C,SFD5N50TS,SFAP4580,SFF10N60,SCD65R540T,SCP60R360C,SFF4N65,SFM0320T4,SCF65R1K2C,SCP80R500C,SGP855R0T,SFU6005T,SFD10N65R,SFD3N50,SFP12N65,SFU6N70,SFU4N60E,SFF4N70,SFF10N65-Y,SFF9N90,SGU15N10,SFM3011T,SFF16N65,SFP110N55,SFU6006T,SFP18N50,SFU15N10,SFF5N50,SFF10N65-J,SFN6004T5,SFP59N10,SFD9N20,SCF65R240C,SCD65R640C,SFM3012T,SFS5N10S,SFN0250T2,SCD65R1K15C

选型指南  -  HI-SEMICON  - 2022/9/28 PDF 中文 下载

SFX6003T 30A, 60V N-CHANNEL MOSFET

型号- SFU6003T,SFD6003T,SFX6003T

数据手册  -  HI-SEMICON  - 2021/6/25 PDF 英文 下载 查看更多版本

SFX12N65 12A, 650V N-CHANNEL MOSFET

型号- SFF12N65,SFP12N65,SFX12N65

数据手册  -  HI-SEMICON  - Rev 1.1  - 2021/7/1 PDF 英文 下载 查看更多版本

【技术】MOS管栅极、源极、漏极的定义及判定测试方法

本文深鸿盛电子带大家了解MOS管三个极定义及判断测试方法。MOS驱动器主要起波形整形和加强驱动的作用:假如MOS管的G信号波形不够陡峭,在点评切换阶段会造成大量电能损耗其副作用是降低电路转换效率,MOS管发烧严峻。

技术探讨    发布时间 : 2023-07-26

深鸿盛PDFN5*6 CLIP封装的30V/0.5mΩ超低内阻低压MOS,适用于无人机、BMS等领域 |视频

HI-SEMICON的PDFN5*6CLIP封装工艺30V 0.5mΩ超低内阻低压MOS管,具有以下优势:超低内阻,低导通损耗;低寄生量,低开通损耗;PDFN5X6贴片式CLIP封装,有效降低占板率,提供良好的散热通道;电路波动不易损坏。

产品    发布时间 : 2022-10-09

SFX4N80 4A, 800V N-CHANNEL MOSFET

型号- SFU4N80,SFD4N80,SFX4N80

数据手册  -  HI-SEMICON  - Rev 1.0  - 2023/8/18 PDF 英文 下载 查看更多版本

HI-SEMICON 产品 DC-DC 电源分享

型号- SC3D40065D,SC3D40120D,SC3D40065I,SC3D40065H,SC3D15120H,SC3D40065G,SGP104R5T,SC3D10120H,SGP103R0T,SGM15HR11T,S3M015120K3,SFM6008T,S3M040120K3,S3M065120K3,SGD6008T,SGA104R5T,S3M032120K3,SC3D40065A,SFA10015T,SGP157R5T,SGP105R5T,SC3D30065I,SC3D30065G,SC3D30065H,SC3D30120H,S3M050120K3,SFP20007,SGD105R5T,SGP104R0T,SC3D30065D,SC3D30120D,SC3D30065A,SGP10HR10T,S3M075120K3,SC3D20065I,SC3D20065H,SC3D20120H,SFP4024T,TSFD6008T,SC3D20065A,SGP6008T,SGA105R5T,SGA104R0T,SC3D20065D,SC3D20065G,SC3D20120D

数据手册  -  HI-SEMICON  - 2023/8/21 PDF 中文 下载

数据手册  -  HI-SEMICON  - Rev 1.1  - 2021/6/29 PDF 英文 下载

数据手册  -  HI-SEMICON  - Rev 1.0  - 2023/8/7 PDF 英文 下载

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0917

现货: 4,515,560

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0904

现货: 3,651,000

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0884

现货: 3,341,070

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0899

现货: 3,056,990

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0879

现货: 2,784,075

品牌:辰达行

品类:N沟道MOS管

价格:¥0.0494

现货: 2,612,219

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0834

现货: 2,014,821

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.1100

现货: 1,995,500

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0904

现货: 1,967,800

品牌:格瑞宝电子

品类:N-Channel MOSFET

价格:¥0.0679

现货: 1,772,550

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:HAMOS

品类:SMD-NMOS管

价格:¥0.7200

现货:511,697

品牌:APEC

品类:mos管

价格:¥0.4000

现货:230,000

品牌:上海贝岭

品类:Trench MOSFET

价格:¥0.2000

现货:86,752

品牌:合科泰电子

品类:MOS管

价格:¥0.1900

现货:42,122

品牌:DIODES

品类:MOS管

价格:¥0.7000

现货:27,000

品牌:安邦

品类:MOS管

价格:¥0.3800

现货:22,070

品牌:TANi

品类:贴片MOS管

价格:¥1.6380

现货:20,000

品牌:TANi

品类:贴片MOS管

价格:¥0.7350

现货:20,000

品牌:TANi

品类:贴片MOS管

价格:¥1.9350

现货:20,000

品牌:TANi

品类:贴片MOS管

价格:¥0.4460

现货:20,000

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

服务

查看更多

高热流密度液冷板定制

定制液冷板尺寸5mm*5mm~3m*1.8m,厚度2mm-100mm,单相液冷板散热能力最高300W/cm²。

最小起订量: 1片 提交需求>

MCU烧录/Flash烧录/CPLD烧录

可烧录IC封装SOP/MSOP/SSOP/TSOP/TSSOP/PLCC/QFP/QFN/MLP/MLF/BGA/CSP/SOT/DFN;IC包装Tray/Tube/Tape;IC厂商不限,交期1-3天。支持IC测试(FT/SLT),管装、托盘装、卷带装包装转换,IC打印标记加工。

最小起订量: 1pcs 提交需求>

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面