理解MOSFET雪崩额定值，测试和保护

在这篇文章中，我们讨论了MOSFET雪崩评级，并学习如何正确理解这个评级在数据表中，参数如何被制造商测试，以及保护MOSFET免受这种现象的措施。

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电感负载穿过漏极的MOSFET开关电路中。

在开关周期的ON期间，电感充电，和在OFF期间电感释放其储存的能量的形式反电动势的源漏场效应。

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

实际上，在20世纪80年代之前，参数Avalanche Energy和UIS (un钳位感应开关)电流并未包含在MOSFET数据表中。

从那时起，它不仅演变成一个数据表规范，而且成为一个参数，许多消费者开始要求FET在通过设备生产之前进行测试，特别是，如果MOSFET是为电源或开关实现设计的。

因此，直到20世纪80年代之后，雪崩参数才开始出现在数据表中，然后推广技术人员开始理解，雪崩评级越大，设备的竞争力似乎就越强。

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就越耐用、越强。因此，越大的雪崩额定值，表示越强的MOSFET特性。

大多数FET数据表通常将雪崩参数包含在其绝对最大额定值表中，可以直接在数据表的入口页找到。特别是，你可以看到这里写的雪崩电流和雪崩能量的参数，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

最大击穿电压额定值通过雪崩电流测试确定，该测试通过无箝位感应开关测试或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，这些大小或额定值很大程度上依赖于测试规范，特别是在测试时应用的电感值。

测试设置

下图显示了一个标准UIS测试电路的设置。

因此，我们看到一个电压电源串联一个电感，L，这也是串联的MOSFET被测试。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，它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。

该工具可以将负载感应器的值从0.2毫希调整到160毫希。它允许调整漏电压的MOSFET测试从10到150伏。

这，作为结果使它有可能屏蔽那些fet的额定处理只有100伏特的击穿电压。而且，它成为可能应用漏极电流从0.1到200安培。这是UIS电流范围，FET可能必须在测试过程中容忍。

此外，该工具可以设置不同范围的MOSFET外壳温度，从-55到+150度。

测试程序

标准的UIS测试通过4个阶段实现，如下图所示:

第一阶段是预漏测试，其中电源电压使FET漏极偏置。从根本上说，这里的想法是试图确保FET在正常预期的方式下运行。

因此，在第一阶段FET被保持关闭。它保持电源电压在daim-emitter端子上被阻断，而没有任何一种过度的泄漏电流流过它。

在第二阶段，被称为雪崩电流斜坡，FET被打开，这导致其漏电压下降。这导致电流通过电感逐渐增加，di/dt不变。所以在这一阶段，电感被允许充电。

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

在这第四阶段，场效应晶体管再次经受一次重复的雪崩测试，只是为了确定是否场效应晶体管仍然表现正常或不。如果是这样，那么FET就被认为通过了雪崩测试。

接下来，FET必须多次进行上述测试，其中UIS电压水平随着每次测试逐渐增加，直到MOSFET无法承受并通过漏后测试。这个电流水平被认为是MOSFET的最大UIS电流承受能力。

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，电感中存储的全部能量都被耗散到MOSFET中，这个能量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。

进一步观察到，随着电感值的增加，导致MOSFET击穿的电流实际上减少了。

然而，电感尺寸的增加实际上抵消了上述能量公式中电流的减少，使能量值字面上增加。

雪崩能量还是雪崩电流?

这是两个参数，当检查MOSFET数据表雪崩评级时，可能会混淆消费者。

许多MOSFET制造商故意用更大的电感来测试MOSFET，以便他们能够拥有更大的雪崩能量量级，创造一种MOSFET被测试承受巨大的雪崩能量的印象，因此具有增加的雪崩耐久性。

但上述使用较大电感的方法看起来具有误导性，这正是为什么德州仪器的工程师测试较小的电感在0.1 mH的顺序，因此，MOSFET在测试中受到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。

这使得最终测试非常严格，并使尽可能多的较弱的mosfet能够过滤掉。

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，上述测试值降额65%，以便最终用户能够得到更宽的公差裕度，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相关并在数据表中提到的参数，特别是对于设计用于开关应用的MOSFET，是雪崩电流能力与在雪崩中花费的时间。这个参数通常是关于场效应晶体管的外壳温度在25度显示的。在测试过程中，外壳温度上升到125度。

在这种情况下，MOSFET的情况温度的MOSFET非常接近实际结温度的MOSFET的硅模具。

在这个过程中，当器件的结温升高时，你可能会看到一定程度的退化，这是很正常的。然而，如果结果显示高水平的退化，这可能表明一个固有的弱场效应晶体管器件的迹象。

因此，从设计的角度来看，我们试图确保在外壳温度从25到125度的增加下，降解不超过30%。

如何保护MOSFET免受雪崩当前的

正如我们从上述讨论中了解到的，MOSFET中的雪崩是由于通过MOSFET体二极管的高压电感反电动势开关而发展起来的。

如果这个反EMF电压超过体二极管的最大额定值，就会在设备中产生极端的热量并导致随后的损坏。

这意味着，如果允许电感EMF电压通过外部适当额定的旁路二极管，通过场效应管的漏极-发射极可能有助于避免雪崩现象。

下图显示了添加一个外部漏极-发射极二极管的标准设计，以加强MOSFET的内部体二极管。

礼貌:Mosfet雪崩