了解MOSFET雪崩额定值，测试和保护

在此帖子中，我们讨论MOSFET雪崩评级，并学习如何正确了解该评级，制造商如何测试参数，以及保护MOSFET从这种现象中保护MOSFET的措施。

Avalanche参数不仅有助于验证设备坚固性，它还有助于滤除较弱的MOSFET或更容易受到或受到损坏风险的影响。

什么是MOSFET AVALANCHE评级

MOSFET雪崩评级是最大可容忍的能量（MILRIJOOLE）MOSFET可以承受，当其漏极源电压超过最大击穿电压（BVDS）限制时。

这种现象通常发生在MOSFET开关电路中，其具有漏极端子的电感负载。

在开关周期的ON期间，电感器电荷和关闭时段期间电感器在MOSFET的源极漏极的后EMF的形式中释放其存储的能量。

这种反向电压通过MOSFET的车身二极管找到了它的方式，如果其值超过设备的最大可容忍限制，则会导致强烈的热量在设备内产生损害或对设备的永久性损坏。

MOSFET雪崩是什么时候引入的

在20世纪80年代之前，雪崩能量和UIS(无箝位感应开关)电流参数实际上并不包括在MOSFET数据表中。

这是它不仅进入数据表规范，而且许多消费者开始要求FET在通过设备之前测试的参数，特别是如果MOSFET正在设计用于电源或切换实现。

因此，直到20世纪80年代以后，雪崩参数才开始出现在数据表中，然后推广技术人员才开始认识到雪崩等级越大，设备就显得越有竞争力。

工程师通过调整其用于测试过程的少数变量来开始确定要试验参数的技术。

一般来说，雪崩能量越大，MOSFET变得越持久、越强。因此，雪崩等级越大，MOSFET特性越强。

大多数FET数据表通常将雪崩参数包含在绝对最大额定值表中，可以直接在数据表的入口页上找到。特别是，你可以把这里的参数写成雪崩电流和雪崩能量，Eas。

因此，在数据表中，MOSFET雪崩能量被呈现为能量的能量，而MOSFET能够耐受，而MOSFET在经受雪崩测试时，或者当MOSFET的最大击穿电压额定值交叉时。

雪崩当前和UI

通过雪崩电流测试确定该最大击穿电压额定值，该电流测试通过未扫描的电感开关测试或UIS测试完成。

因此，当工程师讨论UIS电流时，它们可能指的是雪崩电流。

执行未扫描的电感切换测试以弄清楚电流，从而可以触发MOSFET失效的雪崩能量。

如前所述，这些量值或评级极大地依赖于测试规范，特别是测试时应用的电感值。

测试设置

下图显示了标准UIS测试电路的设置。

因此，我们看到电压供应与电感串联，这也是与MOSFET在测试中串联。我们还可以看到FET的栅极驱动器，其输出与FET栅极电阻R串联。

在下图中，我们发现，LTC55140控制器设备，在德州仪器实验室用于评估FET的UIS特性。

UIS特性随后不仅有助于找出FET数据表评级，还可以帮助使用在最终测试程序中扫描FET的值。

该工具允许调整负载电感值从0.2到160毫安。它允许在MOSFET的漏极电压的测试从10到150伏特的调整。

因此，即使是那些额定只处理100伏特击穿电压的fet，也可以进行筛选。并且，它可以应用从0.1到200安培的漏极电流。这是FET在测试过程中可能必须容忍的UIS电流范围。

此外，该工具允许设置MOSFET外壳温度的不同范围，从-55到+150度。

测试程序

标准UIS测试通过4个阶段实现，如下图像所示：

第一阶段包括预漏测试，其中电源电压偏置FET漏极。从根本上说，这里的想法是试图确保FET以正常的预期方式运行。

因此，在第一阶段中，FET保持关闭。它使电源电压阻塞在DAIM发射器端子上，而不会经历任何类型的过度漏电流流过它。

在第二阶段，被称为雪崩电流上升，FET被接通，这导致其漏极电压下降。这导致通过电感器的电流以恒定的di/dt逐渐增加。所以基本上在这个阶段，感应器被允许充电。

在第三阶段，进行实际的雪崩测试，其中FET实际上经受雪崩。在此阶段，通过移除其栅极偏压来关闭FET。这导致大量的DI / DT通过电感器，使得FET漏极电压高于FET的击穿电压极限。

这迫使FET通过雪崩涌动。在该过程中，FET吸收了电感器产生的整个能量，并保持关闭，直到执行第4阶段，涉及泄漏测试

在这第4阶段，场效应管再次进行重复雪崩测试，以确定场效应管是否仍然正常工作。如果是这样，那么FET就被认为通过了雪崩测试。

接下来，FET还要进行多次以上的测试，其中UIS电压水平随着每次测试逐渐升高，直到MOSFET不能承受且漏后测试失败的水平。这个电流水平被认为是MOSFET的最大UIS抗电流能力。

计算MOSFET雪崩能量

一旦实现了MOSFET的最大UIS电流处理容量，设备在该设备中断时，工程师将更容易估计在雪崩过程中通过FET消散的能量的量。

假设在雪崩过程中，电感器中存储的全部能量都耗散到MOSFET中，这个能量的大小可以用以下公式确定:

E._作为= 1 / 2L x i_AV.²

E._作为为我们提供存储在电感内的能量的大小，其等于电感值的50％乘以电流平方，流过电感器。

进一步，它被观察到，随着电感值的增加，电流的数量是负责MOSFET击穿实际上减少。

然而，电感尺寸的这种增加实际上偏移了上述能量公式中的电流的这种降低，以便能量值的字面上增加。

雪崩能量还是雪崩电流?

这是两个参数，可能会混淆消费者，而检查MOSFET数据表的雪崩评级。

许多MOSFET制造商故意使用较大的电感器测试MOSFET，使得它们能够拥有更大的雪崩能量幅度，从而制定了一种印象，即测试MOSFET对于承受巨大的雪崩能量，因此对雪崩具有增加的耐用性。

但上述方法使用较大的电感器看起来误导，这正是德州仪器工程师的原因，德州仪器工程师按照0.1 MH的顺序测试，使得正在测试的MOSFET进行更高的雪崩电流和极端击穿应力水平。

因此，在数据表中，它不是雪崩的能量，而是应该更大的雪崩电流，其数量较大，显示出更好的MOSFET坚固性。

这使得最终测试高度严格，并且可以尽可能多地过滤较多的MOSFET。

此测试值不仅用作FET布局为生产之前的最终值，但这也是数据表中输入的值。

在下一步，上述测试值下调了65%，以便最终用户能够获得更宽的公差为他们的mosfet。

因此，如果经过测试的雪崩电流为125安培，则在降额后，在数据表中输入的最终值恰好是81安培。

MOSFET雪崩当前在雪崩的时间

另一个与功率MOSFET相关的参数，并在数据表中提到，特别是为开关应用设计的MOSFET是雪崩电流能力与雪崩时间。这个参数通常显示与MOSFET的情况下的温度在25度。在测试过程中，外壳温度升高到125度。

在这种情况下，MOSFET的MOSFET的温度非常接近MOSFET硅模的实际结温。

在这个过程中，随着器件的结温增加，你可能会看到一定数量的退化，这是相当正常的?然而，如果结果显示一个高水平的退化，这可能表明一个固有的弱MOSFET器件的迹象。

因此，从设计的角度来看，我们试图确保机箱温度从25度增加到125度时，降解率不超过30%。

如何保护MOSFET免受雪崩当前的

随着我们从上述讨论中学到的，MOSFET中的雪崩是由于通过MOSFET的车身二极管切换的高压电感反电动势而开发。

如果该后反向EMF电压超过体二极管的最大额定值，则导致设备中的极端发热和随后的损坏。

这意味着如果允许电感EMF电压通过外部适当的额定旁路二极管，则穿过FET的漏极发射极可以帮助避免雪崩现象。

下图表明了添加外部漏极发射极二极管的标准设计，用于加强MOSFET的内部体二极管。

礼貌:Mosfet雪崩