多颗MOS并联时热分布不均，导致个别器件过热失效的原因与对策

在高功率应用中，为了分担电流、降低损耗，工程师往往会将多颗MOSFET并联使用。例如在DC-DC电源、马达驱动或逆变器电路中，通过并联MOS实现更大的电流承载能力与更低的导通阻抗。然而，MDD FAE在现场常遇到这样的问题：虽然设计理论上电流均分，但实测发现某颗MOS温度明显偏高，最终提前热失效。这种“热分布不均”的现象是并联设计中最常见、也最容易被忽视的隐患之一。

一、问题现象与现场特征
某一颗MOS温度明显高于其他并联器件，热像图呈“热点”；
长时间运行后，该颗MOS首先击穿或漏电流急剧上升；
整个并联模块电流不平衡，波形畸变或效率下降；
测得的结温变化率明显偏高，存在热-电双向正反馈现象；
更换新器件后仍复现问题，说明根因不在单颗MOS，而在系统设计。

二、热分布不均的根本原因
1. 参数不一致导致电流不均
即使同型号MOS，导通电阻Rds(on)、阈值电压Vth、反向恢复特性等也存在批次差异。导通电阻略低的那颗MOS在通电后先承担更多电流，发热更多；而Rds(on)又随温度上升而增大，形成动态不平衡。长此以往，该器件结温不断上升，最先达到热失效点。
2. 布局与走线差异
PCB走线电阻或铜箔宽度稍有不同，都会影响电流分配。靠近输入端的MOS电流路径更短，流过的电流更大，功耗更高。如果散热设计未能均衡，局部器件会持续过热。
3. 散热路径不对称
在多颗MOS安装于同一散热片的情况下，若某颗器件下方导热界面（TIM）厚度不均，或散热片接触面不平整，会导致热阻增大，结温上升更快。这种热不均进一步加剧电流偏流。
4. 驱动信号不对称
并联MOS需要同步驱动。若栅极走线长度不同、驱动电阻不匹配、或信号分布不均，就会导致部分MOS导通更快或关断更慢，从而承担额外的开关应力与损耗。
5. 热-电正反馈效应
MOSFET的导通电阻随温度上升而增加，这原本有助于电流均分。但在高频、高压应用中，寄生参数和封装热阻的差异反而会使“热得更热、冷的更冷”——形成正反馈。最终，个别MOS率先过热击穿。

三、FAE诊断与分析方法
热像仪扫描：通电后测量各MOS表面温度分布，观察是否存在明显温差。
电流分流测试：在每颗MOS源极串接小电阻，监测实际电流分配。
波形对比分析：用示波器检测各MOS栅极波形，确认导通、关断同步性。
结温评估：通过红外或热模拟工具估算每颗MOS的Tj变化趋势。
这些方法可快速识别出问题集中在热路径、电流路径或驱动路径中哪一环节。

四、FAE建议与优化措施
选用参数一致性高的MOS
优先选择同一批次、同一封装型号的MOS；
对关键应用可进行分选，控制Vth与Rds(on)偏差在±5%以内。
优化PCB走线与布局
保证每颗MOS的电流路径长度和铜箔宽度一致；
对称布线、对称散热，源极与漏极回路尽量等电阻。
合理设计驱动电路
栅极电阻一致、走线等长；
对多颗并联MOS，可采用分布式驱动或缓冲电路。
强化散热均衡
确保所有器件接触散热片良好，导热界面厚度一致；
对大功率应用可考虑使用热仿真软件（如FloTHERM）优化结构。
实时温度监控与保护
加装热敏检测点，实时监控各通道温度差；
控制系统中设置过温降载或关断保护逻辑。

多颗MOS并联本意是为分摊电流、提升系统可靠性，但如果热、电、驱动设计不均衡，反而会造成个别器件过热失效，牵连整个系统。FAE在现场分析时，应综合考量电气参数、PCB布局与散热结构，确保并联MOS在动态环境下实现真正的电流均分与热平衡。只有这样，才能让功率系统既高效又可靠，避免“最热那颗MOS先倒下”的尴尬局面。