深度解析MOS管五大常見失效原因
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摘要 : MOS管屬于金屬氧化物半導體,也可以將其稱之為金屬絕緣體,即在集成電路中絕緣性場效應管。 MOS管的結構主要可以分為三部分:一定結構的半導體器件、二氧化硅、金屬,這仨結合在一起形成柵極。
MOS管屬于金屬氧化物半導體,也可以將其稱之為金屬絕緣體,即在集成電路中絕緣性場效應管。 MOS管的結構主要可以分為三部分:一定結構的半導體器件、二氧化硅、金屬,這仨結合在一起形成柵極。
MOS管的source和drain是可以對調的,都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下,兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能,這樣的器件被認為是對稱的。
MOS管工作原理
這里就以增強型NMOS管舉例。NMOS管是利用VGS來控制“感應電荷”的多少,從而控制導電溝道的狀況,通過這種方式控制漏級電流。
在生產MOS管時,通過制造工藝使絕緣層中出現大量正離子,因此在交界面的另一端能感應出較多的負電荷,而正是負電荷的出現接通高滲雜質N區,形成導電溝道,即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。
當柵極電壓發生變化時,溝道內被感應的電荷量也會發生變化,導電溝道的寬窄也隨之而變,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。
五大MOS管失效原因
一、電壓失效
電壓失效也稱雪崩失效,簡而言之就是由于MOS管漏源極的電壓超過其規定電壓值并達到一定的能量限度而導致的一種常見的失效模式。
二、電流失效
①半導體光放大器(SOA)失效是指在電源工作過程中,由于MOS管上同時疊加了異常大的電流和電壓而引起的損傷模式。
②或者,芯片、散熱器和封裝不能及時達到熱平衡,導致熱量積聚,并且連續熱產生導致溫度超過由于熱擊穿模式而導致的氧化物層的極限。
三、柵極電壓失效
造成柵極電壓失效的原因主要原因有3:①靜電;②電力系統運行中設備和電路寄生參數引起的高壓諧振;③在高壓沖擊過程中,高壓通過Ggd傳輸到電網。
四、體二級管故障
在不同的電路中, MOS管具有不同的作用。由于二極管本身是寄生參數,因此很難區分漏源體二極管故障和漏源電壓故障。二極管故障的解決方案主要是通過結合自身電路來分析。
五、諧振失效
當功率MOS管并聯而不插入柵極電阻但直接連接時發生的柵極寄生振蕩。當漏源電壓在高速下反復接通和斷開時,這種寄生振蕩發生在由柵極漏極電容Cgd(Crss)和柵極pin電感Lg構成的諧振電路中,可能引起故障,引起震蕩破壞。