標題: 理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量:第二篇 [打印本頁]

作者: 小融1號    時間: 2017-7-17 11:45
標題: 理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量:第二篇
在去耦的EAS測量電路中,當測試的功率MOSFET和控制管同時關(guān)斷時,由于MOSFET的D、S之間有寄生電容CDS,因此在二極管導通續(xù)流時,電感L和CDS形成諧振回路,L的電流降低使CDS上的電壓上升,直到電感的電流為0時,續(xù)流二極管D自然關(guān)斷,電感L中儲存的能量應(yīng)該全部轉(zhuǎn)換到CDS中。
如果電感L=0.1mH,IAS=10A,CDS=1nF,理論上,電壓VDS為:


代入數(shù)值解得:VDS=3100V。

這樣高的電壓值是不可能的,那么為什么會有這樣的情況?從實際的工作原理來看,MOSFET的D、S內(nèi)部相當于一個反并聯(lián)的二極管。當這個二極管兩端加上反向電壓,因此其工作在反向工作區(qū),隨著VDS增加,高過BVDSS,增加到接近于對應(yīng)二極管的鉗位電壓時,VDS的電壓就不會再明顯的增加,而是維持在鉗位電壓值基本不變,如圖2所示。此時,MOSFET工作于雪崩區(qū),最大的平臺鉗位電壓就是雪崩電壓。

MOSFET發(fā)生雪崩時一定要經(jīng)歷平臺電壓,也就是所謂的電壓鉗位或電壓砍頭。從圖2可以看到,在關(guān)斷的過程中,由于雪崩能量大于MOSFET所能承受的最大值,MOSFET發(fā)生損壞擊穿,VDS電壓迅速下降到0,電感由于沒有反向去磁電壓,因此緩慢的下降到0。

在測試的過程中,通常從一定的初始電流開始測量,這個初始電流值基于設(shè)計的定義或以前的經(jīng)驗,如果沒有這些值,那就從較低的電流值如1A開始測量。由于測量的電路中電感值是確定的,電源的電源也是確定的,因此控制MOSFET的導通時間就可以控制電感的最大電流。

從初始電流值開始測量,比如從1A開始測量,如果MOSFET在關(guān)斷過程中沒有損壞,那么等MOSFET的溫度完全冷卻到常溫后,增加導通的脈沖寬度,將電感的最大電流增加到2A測量,如此反復,直到MOSFET發(fā)生損壞,就可以得到單脈沖的雪崩電流及雪崩能量。

雪崩電壓是正溫度系數(shù),當MOSFET內(nèi)部的某些單元溫度增加,其耐壓值也增加,因此,那些溫度低的單元自動平衡,流過更多的電流以提高溫度從而提高雪崩電壓,在去磁期間,雪崩電壓將隨溫度的增加而變化。

另外,測量的單脈沖雪崩電流及雪崩能量值依賴于雪崩電壓、電感值,工作的溫度、以及關(guān)斷速度。

測量得到實際的單脈沖雪崩電流及雪崩能量值后,如何確定數(shù)據(jù)表中標稱的單脈沖雪崩電流及雪崩能量值?

通常將實際測量的單脈沖雪崩電流及雪崩能量值降額20%或30%,也就是實際測量的80%或70%,作為數(shù)據(jù)表中標稱的單脈沖雪崩電流及雪崩能量值。


在生產(chǎn)的過程中,單脈沖雪崩電流及雪崩能量值是100%的全檢值,也就是每一個功率MOSFET使用標稱的雪崩電流進行測試,然后測量其相關(guān)的參數(shù),如果正常,則為合格產(chǎn)品,如果不正常,則被去除掉。

生產(chǎn)線上可以看到有一個專門的工位和儀器,測量功率MOSFET單脈沖雪崩電流及雪崩能量,如圖3所示。

UIS及雪崩能量的后續(xù)內(nèi)容,請繼續(xù)關(guān)注推送。







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