MOSFET的失效机理分析

时间： 2023-10-27 来源：HI-SEMICON公众号

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

MOSFET失效机制

当向MOSFET施加高于绝对最大额定值BVDSS的电压时，会造成击穿并引发雪崩击穿。发生雪崩击穿时，会流过大电流，存在MOSFET失效的危险。MOSFET雪崩失效包括短路造成的失效和热量造成的失效。

雪崩失效：短路造成的失效

如上图所示，IAS会流经MOSFET的基极寄生电阻RB。此时，寄生双极型晶体管的基极和发射极之间会产生电位差VBE，如果该电位差较大，则寄生双极晶体管可能会变为导通状态。一旦这个寄生双极晶体管导通，就会流过大电流，MOSFET可能会因短路而失效。

雪崩失效：热量造成的失效

在雪崩击穿期间，不仅会发生由雪崩电流导致寄生双极晶体管误导通而造成的短路和损坏，还会发生由传导损耗带来的热量造成的损坏。如前所述，当MOSFET处于击穿状态时会流过雪崩电流。在这种状态下，BVDSS被施加到MOSFET并且流过雪崩电流，它们的乘积成为功率损耗。这种功率损耗称为“雪崩能量EAS”。雪崩测试电路及其测试结果的波形如下图所示。此外，雪崩能量可以通过公式（1）来表示。

雪崩能量公式

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IAS和EAS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，对策包括在设计电路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或改善电路板布局以降低寄生电感等都是比较有效的措施。

dV/dt失效

如下图（2）所示，dV/dt失效是由于MOSFET关断时流经寄生电容Cds的瞬态充电电流流过基极电阻RB，导致寄生双极晶体管的基极和发射极之间产生电位差VBE，使寄生双极晶体管导通，引起短路并造成失效的现象。通常，dV/dt越大（越陡），VBE的电位差就越大，寄生双极晶体管越容易导通，从而越容易发生失效问题。

此外，在逆变器电路或Totem-Pole PFC等上下桥结构的电路中，反向恢复电流Irr会流过MOSFET。受该反向恢复电流影响的dV/dt，可能会使寄生双极晶体管误导通，这一点需要注意。dV/dt失效与反向恢复特性之间的关系可以通过双脉冲测试来确认。双脉冲测试的电路简图如下：

dV/dt和反向恢复电流的仿真结果如下图所示。

设MOSFET①～③的栅极电阻RG和电源电压VDD等电路条件相同，仅反向恢复特性不同。图中列出了Q1从续流工作转换到反向恢复工作时的漏源电压VDS和漏极电流（内部二极管电流）ID。

一般情况下，与MOSFET①相比，MOSFET③可以说是“反向恢复特性较差（Irr和trr大）”的产品。从这个仿真结果可以看出，反向恢复特性越差，dV/dt的坡度就越陡峭。这一点通过流经电容器的瞬态电流通常用I=C×dV/dt来表示也可以理解。此外，在上述仿真中，Irr的斜率（di/dt）均设置为相同条件，但当di/dt陡峭时，dV/dt也会变陡峭。

综上所述，可以说，在桥式电路中使用MOSFET时，反向恢复特性越差的MOSFET，发生MOSFET的dV/dt失效风险越大。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由ll转载自HI-SEMICON公众号，原文标题为:MOSFET的失效机理，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。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】超级结MOSFET在电源上的应用优点及问题

COOLMOS的前世今生COOLMOS也就是super junction MOS由于大家习惯沿用了英飞凌的叫法，所以一直叫COOLMOS，也叫超结MOS。COLLMOS在电源上应用的优点有通态阻抗小，通态损耗小、同等功率规格下封装小，有利于功率密度的提高、棚电荷小，对电路的驱动能力要求降低、节电容小，开关速度加快，开关损耗小。

设计经验发布时间 : 2022-12-15

【经验】解析开关电源MOSFET的8大工作损耗计算方法及设计选型的6大基本原则

本文中HI-SEMICON将为大家介绍开关电源MOSFET的8大工作损耗计算方法及设计选型的6大基本原则。

设计经验发布时间 : 2023-07-28

解析MOSFET生产制造中你不了解的后端工艺(BGBM)

正面金属化工艺是MOSFET晶圆减薄前的一个关键工艺，由于MOSFET具备高开关切换速度，低输入阻抗与低功率耗损之特性，必须承受大电流，因此在工艺上，必须使用铜夹焊接 (Clip Bond)加大电流路径来取代金属打线焊接(Wire Bond)，藉此降低导线电阻与RDS(on)(导通阻抗)。

设计经验发布时间 : 2024-02-08

HI-SEMICON（深鸿盛）MOSFET/SiC肖特基二极管/SiC MOSFET选型指南

目录- 公司简介 MOSFET Product Introduction VDMOS 超结MOSFET 中低压MOSFET 碳化硅肖特基二极管碳化硅MOS MOSFET/SiC肖特基二极管封装

型号- SCF60R190C,SFD3006T,SFD6003T,SGP104R5T,SFS0406T4,SFM6005DT,SFD7N70,SFW90N25,SFQ0320T4,SFD18N20,SFM4009T,SFE6001T2,SFM6004T5,SFK2N50,SFF60N06,SFN4006T5,SFM0420T4,SFP10003PT,SFF18N20,SCF65R190TF,SFD2N50,SFM4004PT,SFS6003PT,SFP33N10,SFS4010T,SGS6001T4,SGP6008T,SFS3401,SFQ0318T4,SC3D40120D,SFS3400,SFK1N65,SCD65R960C,SFS4010T2,SFF5N80,SFS0407T4,SFS3407,SFD6005T,SFD10003PT,SFD7N50,SFM6005ST,SFF18N50,SFP40P10,SGS15HR430T,SFA10015T,SFP50N06,SCF65R640C,SFD3003T,SFQ0322T4,SFF12N65,SFD6006T,SGD105R5T,SFP11P20,SFD6N70,SFS6007T,SGM10HR14T,SCF65R380C6,SFS3400.A,SFS3001T2,SCD70R600C,SFQ0420T4,SCF60R580C,SGXXXXXPT,SGM062R3T,SFS4525T,SFD3004T5,SFS3401A,SGM066R5T,SFN3009T,SGM031R7T,SFB11N90,SCD70R900C,SFU3006T,SFP9N20,SFA110P06,SFR0305T2,SFF50N06,SFD6007T,SCD80R500S,SC3D08065G,SCF65R380C,SFD4006T,SC3D08065I,SFN0315T4,SFN3003PT,SFA6005T,SFS4008T2,SFS2300,SGP157R5T,SFS2301,SFM10015T,SFH8402DW,SC3D04065E,SCU70R900C,SCF60R280C,SFS2304,SFS2303,SFF13N50,SFS2305,SC3D04065I,SFF7N50,SCF65R540T,SFD50N06,SFP20007,SFU18N20,SGP104R0T,SCD65R1K2C,SFN0330T2,SFD6008T,SGM107R7T,SC3D04065A,SFM4010T,SFF20N50,SC3D20065D,SFP40N20,SFS0307T4,SFD3012T,SFF7N65,SCD60R580C,SFU5N20,SC3D10065A,SGM105R0T,SCF65R310C,SCF60R360C6,SFS0405T4,SC3D10065G,SC3D10065I,SFP6P10,SFM4005DT,SC3K080120,SCK65R1K15C,SFW50N25,SFU4N65,SFN0413T4,SFD5N65,SFP30P10,SFM10003PT,SC3D08065A,SFP18P10,SFD4N90,SFF7N70,SCF60R125C,SFXXXXXPTX,SFD4006PT,SFD4003T,SCF70R600C,SFF6005T,SFS0306T4,SCF80R950C,SGA104R0T,SFD3010T,SFE3007T,SFD5N50,SFP3006T,SFP3018T,SFP18N20,SGP103R0T,SCW65R075CF,SCF65R170C,SFS6012T2,SGD6008T,SGM041R8T,SFD4001PT4,SFD4001PT5,SFF8N65,SFN3006PT,SC3K040120,SGM6008T,SFD4N70,SCW60R030CF,SFB50N25,SCW65R041CF,SFP6005T,SFS2013PT,SCF70R420C,SCW65R090C,SGM031R1T,SCD70R420C,SC3K075120,SFD33N10,SCW65R099TF,SFP5P03,SCF60R160C,SFR0206T2,SFD4N65,SC3D15120H,SFS2N7002,SFF33N10,SCF70R360C6,SFD2008T,SFN3003T,SFS2302B,SGM109R5T,SFM6008T,SFD3006PT,SFD6003PT,SGA104R5T,SFF20N65,SFK4N65,SFB90N25,SFD5N20,SFR0205PT2,SGM030R7T,SFF8N80,SC3D30065D,SFN3002T,SFU9N20,SFD7N65E,SFD9N65,SFD4004PT,SFF20N70,SGM042R4T,SFP6007T,SFS3401B,SFS4435,SFU6003T,SGU6008T,SFM0430T2,SFF10N70,SCF60R360C,SFD2006T,SC3D06065E,SC3D06065G,SFP75P55,SC3D10120H,SFF3N80,SC3D06065A,SCD70R600C6,SCD65R380C,SFD14N25,SC3K015120,SFSAP4580,SFS6010T2,SCD65R540T,SGP105R5T,SFF4N65,SFF10N65,SC3D30120H,SFM0320T4,SC3D30120D,SC3D16065A,SC3D16065D,SC3D16065G,SFP27P20,SC3K050120,SFU6005T,SFW10P04,SFD3N50,SFF4N70,SFM10008T,SFF9N90,SCXXXXXXXXFX,SFD2003T,SFN0318T2,SFD3009T,SFM3011T,SFD6005PT,SC3K032120,SFP110N55,SFF16N65,SC3D12065A,SFF10N80,SFF5N50,SC3D12065G,SGD10HR20T,SC3D12065I,SC3D20120H,SFP59N10,SFN6004T5,SXXXXXXX,SFD9N20,SCF65R240C,SC3D06065I,SCD65R640C,SFS2012PT,SGA105R5T,SFN0250T2,SFM3012T,SC3D20120D,SGM041R3T

选型指南 - HI-SEMICON - 2022/11/18 PDF 中文下载

SiC-MOSFET和Si-MOSFET、IGBT的区别

功率转换电路中的晶体管的作用非常重要，为进一步实现低损耗与应用尺寸小型化，一直在进行各种改良。SiC功率元器件半导体的优势如：低损耗、高速开关、高温工作等，显而易见这些优势是非常有用的。本文介绍SiC-MOSFET和Si-MOSFET、IGBT的的区别。

技术探讨发布时间 : 2023-10-20

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

【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

SFR01508PT -11.5A, -15V P-Channel Power MOSFET

型号- SFR01508PT

数据手册 - HI-SEMICON - Rev 1.0 - 2024/4/8 PDF 英文下载

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