MOS管被静电击穿的原因

张飞实战电子 2017-09-25 17:28 次阅读
 为什么我的mos管炸了???

                        

MOS管一个ESD敏感器件,它本身的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,所以极易受外界电磁场或静电的感应而带电(少量电荷就可能在极间电容上形成相当高的电压(想想U=Q/C)将管子损坏),又因在静电较强的场合难于泄放电荷,容易引起静电击穿。静电击穿有两种方式:一是电压型,即栅极的薄氧化层发生击穿,形成针孔,使栅极和源极间短路,或者使栅极和漏极间短路;二是功率型,即金属化薄膜铝条被熔断,造成栅极开路或者是源极开路。JFET管和MOS管一样,有很高的输入电阻,只是MOS管的输入电阻更高。

静电放电形成的是短时大电流,放电脉冲的时间常数远小于器件散热的时间常数。因此,当静电放电电流通过面积很小的pn结或肖特基结时,将产生很大的瞬间功率密度,形成局部过热,有可能使局部结温达到甚至超过材料的本征温度(如硅的熔点1415℃),使结区局部或多处熔化导致pn结短路,器件彻底失效。这种失效的发生与否,主要取决于器件内部区域的功率密度,功率密度越小,说明器件越不易受到损伤。

反偏pn结比正偏pn结更容易发生热致失效,在反偏条件下使结损坏所需要的能量只有正偏条件下的十分之一左右。这是因为反偏时,大部分功率消耗在结区中心,而正偏时,则多消耗在结区外的体电阻上。对于双极器件,通常发射结的面积比其它结的面积都小,而且结面也比其它结更靠近表面,所以常常观察到的是发射结的退化。此外,击穿电压高于100V或漏电流小于1nA的pn结(如JFET的栅结),比类似尺寸的常规pn结对静电放电更加敏感。

所有的东西是相对的,不是绝对的,MOS管只是相对其它的器件要敏感些,ESD有一个很大的特点就是随机性,并不是没有碰到MOS管都能够把它击穿。另外,就算是产生ESD,也不一定会把管子击穿。静电的基本物理特征为:(1)有吸引或排斥的力量;(2)有电场存在,与大地有电位差;(3)会产生放电电流。这三种情形即ESD一般会对电子元件造成以下三种情形的影响:(1)元件吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响元件的功能和寿命;(2)因电场或电流破坏元件绝缘层和导体,使元件不能工作(完全破坏);(3)因瞬间的电场软击穿或电流产生过热,使元件受伤,虽然仍能工作,但是寿命受损。所以ESD对MOS管的损坏可能是一,三两种情况,并不一定每次都是第二种情况。上述这三种情况中,如果元件完全破坏,必能在生产及品质测试中被察觉而排除,影响较少。如果元件轻微受损,在正常测试中不易被发现,在这种情形下,常会因经过多次加工,甚至已在使用时,才被发现破坏,不但检查不易,而且损失亦难以预测。静电对电子元件产生的危害不亚于严重火灾和爆炸事故的损失。

电子元件及产品在什么情况下会遭受静电破坏?可以这么说:电子产品从生产到使用的全过程都遭受静电破坏的威胁。从器件制造到插件装焊、整机装联、包装运输直至产品应用,都在静电的威胁之下。在整个电子产品生产过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,静电敏感元件都可能遭受静电的影响或受到破坏,而实际上最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。在这个过程中,运输因移动容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近、工人移动频繁、车辆迅速移动等)产生静电而受到破坏,所以传送与运输过程需要特别注意,以减少损失,避免无所谓的纠纷。防护的话加齐纳稳压管保护。

现在的mos管没有那么容易被击穿,尤其是是大功率的vmos,主要是不少都有二极管保护。vmos栅极电容大,感应不出高压。与干燥的北方不同,南方潮湿不易产生静电。还有就是现在大多数CMOS器件内部已经增加了IO口保护。但用手直接接触CMOS器件管脚不是好习惯。至少使管脚可焊性变差。

   MOS管被击穿的原因及解决方案   

第一、MOS管本身的输入电阻很高,而栅源极间电容又非常小,所以极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。虽然MOS输入端有抗静电的保护措施,但仍需小心对待,在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装,不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。组装、调试时,工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的静电干扰造成的损坏,如不宜穿尼龙、化纤衣服,手或工具在接触集成块前最好先接一下地。对器件引线矫直弯曲或人工焊接时,使用的设备必须良好接地。

第二、MOS电路输入端的保护二极管,其导通时电流容限一般为1mA,在可能出现过大瞬态输入电流(超过10mA)时,应串接输入保护电阻。因此应用时可选择一个内部有保护电阻的MOS管应。还有由于保护电路吸收的瞬间能量有限,太大的瞬间信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用。所以焊接时电烙铁必须可靠接地,以防漏电击穿器件输入端,一般使用时,可断电后利用电烙铁的余热进行焊接,并先焊其接地管脚。

MOS是电压驱动元件,对电压很敏感,悬空的G很容易接受外部干扰使MOS导通,外部干扰信号对G-S结电容充电,这个微小的 电荷可以储存很长时间。在试验中G悬空很危险,很多就因为这样爆管,G接个下拉电阻对地,旁路干扰信号就不会直通了,一般可以10~20K。这个电阻称为栅极电阻,作用1:为场效应管提供偏置电压;作用2:起到泻放电阻的作用(保护栅极G~源极S)。第一个作用好理解,这里解释一下第二个作用的原理:保护栅极G~源极S:场效应管的G-S极间的电阻值是很大的,这样只要有少量的静电就能使他的G-S极间的等效电容两端产生很高的电压,如果不及时把这些少量的静电泻放掉,他两端的高压就有可能使场效应管产生误动作,甚至有可能击穿其G-S极;这时栅极与源极之间加的电阻就能把上述的静电泻放掉,从而起到了保护场效应管的作用。

                                       图文|网络

 

张飞实战电子 技术专区

原文标题:MOS管为什么会被静电击穿?

文章出处:【微信号:fcsde-sh,微信公众号:张飞实战电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

万用表如何判断mos管好坏

本文介绍了万用表如何判断mos管好坏,mos管是金属—氧化物-半导体场效应晶体管,或者称是金属—绝缘....

发表于 01-12 10:53 次阅读 0条评论
万用表如何判断mos管好坏

基于一个MOS管波形到底能得出多少信息的解析

当MOS管电压上升到A点时,输出整流管导通,初级励磁电感箝位于V1. 此时,漏感和杂散电容谐振, 由....

的头像 电源研发精英圈 发表于 01-09 14:01 次阅读 0条评论
基于一个MOS管波形到底能得出多少信息的解析

mos管开关电路_pwm驱动mos管开关电路图分享

MOS管开关电路是利用一种电路,是利用MOS管栅极(g)控制MOS管源极(s)和漏极(d)通断的原理....

发表于 01-04 13:41 次阅读 0条评论
mos管开关电路_pwm驱动mos管开关电路图分享

防反接保护电路设计及选材方案详解

这种接法简单可靠,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值达到2A,如选用Onse....

的头像 贸泽电子设计圈 发表于 12-12 14:33 次阅读 0条评论
防反接保护电路设计及选材方案详解

电源工程师最怕什么?炸机!尤其是MOS管

电源工程师最怕什么?炸机!用着用着就坏了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪里出问题了....

的头像 ZLG致远电子 发表于 11-29 07:43 次阅读 0条评论
电源工程师最怕什么?炸机!尤其是MOS管

mos管导通压降多大?

mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管....

发表于 11-26 08:34 次阅读 0条评论
mos管导通压降多大?

MOS管被击穿的解决方案

mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管....

发表于 11-23 17:37 次阅读 0条评论
MOS管被击穿的解决方案

如何防止绝缘栅型场效应管击穿

绝缘栅场效应管的种类较多,有PMOS、NMOS和VMOS功率管等,但目前应用最多的是MOS管。MOS....

发表于 11-23 17:30 次阅读 0条评论
如何防止绝缘栅型场效应管击穿

运放放大电路设计的常见误区

由于MOS管有导通电阻,当流过电流时,导致了电压降,因此,当负载越大时,导通压降越大,输出电压越不能....

的头像 电子工程专辑 发表于 11-15 14:14 次阅读 0条评论
运放放大电路设计的常见误区

如何防范开关电源emi?这些技巧你得知道

作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大; 干扰源主要集....

的头像 EDN电子技术设计 发表于 11-14 11:35 次阅读 0条评论
如何防范开关电源emi?这些技巧你得知道

一文熟悉电流检测电路的设计要点

为了满足对直流电流进行检测的同时实现对电流信号缩小的需要,设计了一款电流检测电路,采用CSMC 0.....

的头像 面包板社区 发表于 11-13 11:13 次阅读 0条评论
一文熟悉电流检测电路的设计要点

mos管并联均流技术

mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管....

发表于 11-08 18:01 次阅读 0条评论
mos管并联均流技术

输入偏置电流导通电阻分压电路等运放电路设计技巧

设计了一个分压电路,理论上输入1V,输出2V,可是一测,总是多了近6,7百个mV。这要是进12位3V....

的头像 EDN电子技术设计 发表于 11-08 11:05 次阅读 1条评论
输入偏置电流导通电阻分压电路等运放电路设计技巧

mos管工作原理及作用分析

mos管工作原理:它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状....

发表于 10-24 15:22 次阅读 0条评论
mos管工作原理及作用分析

MOS管介绍

MOS管介绍在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 10-24 11:19 次阅读 0条评论
MOS管介绍

如何用ttl驱动mos管

mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管....

发表于 10-19 15:48 次阅读 0条评论
如何用ttl驱动mos管

常用的二极管、三级管、MOS管的封装图

第一大电子技术学习平台

的头像 张飞实战电子 发表于 10-16 17:10 次阅读 0条评论
常用的二极管、三级管、MOS管的封装图

对MOS失效的原因总结以下六点

到底什么是雪崩失效呢,简单来说MOSFET在电源板上由于母线电压、变压器反射电压、漏感尖峰电压等等系....

的头像 硬件十万个为什么 发表于 09-18 10:35 次阅读 0条评论
对MOS失效的原因总结以下六点

降压转换器的buck电路分析

 buck电路也属于开关电源。通过在MOS管Q上加上开关信号PWM,控制开关管的导通与关断,是电感和....

发表于 07-05 09:05 次阅读 0条评论
降压转换器的buck电路分析

数字电位器的应用及考量

X9313为工业级的32抽头数控电位器,最大阻值为10 kΩ,采用8引脚,有DIP、OIC、FSSO....

发表于 06-30 09:58 次阅读 0条评论
数字电位器的应用及考量