AOS半导体详解|静电为什么会击穿MOS管?
2018-10-23 10:31:36
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(AOS美国万代半导体公司代理商|泰德兰|新闻摘要:静电为什么会击穿MOS管?)

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ESD敏感MOS晶体管具有非常高的输入电阻和非常小的栅源电容,因此它极易受到外部电磁场或静电感应和充电的影响(少量电荷可在电极间电容上形成相当大的电压)。(认为U=Q/C)会损坏晶体管,但在强静电情况下也很困难。放电电荷很容易引起静电击穿。静电击穿有两种方式:一种是电压击穿,即栅极的薄氧化层击穿,形成针孔,使栅极和源极短路,或者栅极和漏极之间短路;导致电网开路或源开路。JFET管具有与MOS管相同的高输入电阻,但MOS管的输入电阻较高。

静电放电(ESD)产生短时大电流,放电脉冲的时间常数远小于散热时间常数。因此,当静电放电电流通过小面积PN结或肖特基结时,会产生较大的瞬时功率密度,形成局部过热,使局部结温度达到甚至超过ma的本征温度。材料(如硅熔点1415),使得结的部分或多次熔化将导致PN结的短路,并且器件将完全失效。这种故障是否发生取决于器件内部区域的功率密度。功率密度越小,设备越不易损坏。

反向偏压PN结比正向偏压PN结更容易引起热失效,在反向偏压条件下使结损坏所需的能量仅为正向偏压条件下的十分之一。这是因为当偏置反向时,大部分功率在结的中心消耗,而当偏置为正时,大部分功率在结外的体电阻中消耗。对于双极器件,发射极结的面积通常小于其他结的面积,并且比其他结离表面更近,因此经常观察到发射极结的退化。此外,击穿电压高于100V或漏电流小于1nA的PN结,例如JFET,比相同尺寸的常规PN结对ESD更敏感。

一切都是相对的,不是绝对的,MOS晶体管只是比其他器件更灵敏,ESD有一个很大的特点,就是随机性,不是不接触MOS晶体管就能把它击穿的。此外,即使产生ESD,也不一定会破坏管。静电的基本物理特性是:(1)吸引力或排斥力;(2)电场的存在,具有与地球的电位差;(3)放电电流。这三种情况,即静电放电,通常对电子元件有三种影响:(1)元件吸附灰尘,改变线路阻抗,影响元件的功能和寿命;(2)元件由于电场或电流d而不能工作(完全破坏)。(3)由于瞬态电场软击穿。或者当前的过热导致部件受到损伤,虽然它们仍然可以工作,但是生命受到损害。因此,ESD对MOS晶体管的损坏可能是一种或三种情况,不一定每次都是第二种情况。在上述三种情况中,如果部件被完全破坏,则可以在生产和质量测试中检测并排除该部件,且影响较小。如果部件轻微损坏,在正常测试中不容易发现。在这种情况下,人们常常发现,损坏不仅难以检查,而且难以预测损失,因为它已经处理多次,甚至在使用中。静电对电子元器件的危害不亚于严重的火灾和爆炸事故。

电子元器件和产品在什么情况下会受到静电损伤?可以说,电子产品从生产到使用的整个过程都受到静电的威胁。从设备制造到插件组装和焊接、机器组装、包装和运输到产品应用,都受到静电的威胁。在电子产品生产的整个过程中,每个阶段的每一个小步骤,静电传感器都可能受到静电的影响或破坏,但实际上,最重要和最容易被忽视的一点是在元件的传输和运输过程中。在此过程中,运输容易暴露在外部电场(如近高压设备、工人频繁移动、车辆快速移动等)中,静电被破坏,因此应特别注意运输过程中的传输以减少。避免损失,避免不必要的纠纷。保护如果添加齐纳稳定器管保护。

目前MOS晶体管不易分解,尤其是大功率VMOS,主要有二极管保护。VMOS栅电容大,不会产生高电压。与干燥的北方不同,在南方很难产生静电。现在大多数CMOS器件都增加了IO端口保护。然而,用手工直接接触CMOS器件引脚不是一个好习惯。至少引脚的焊接性差。

金属氧化物半导体管击穿的原因及解决方法

首先,MOS晶体管的输入电阻很高,栅极与源极之间的电容很小,很容易被电磁场或静电所带电。少量的电荷会在两个电极之间的电容上形成非常高的电压(U=Q/C),这会损坏晶体管。虽然MOS输入端有防静电保护措施,但仍需谨慎处理,在储存和运输中,最好使用金属容器或导电材料包装,不易于生产静电高压化工材料或化纤织物。装配调试时,工具、仪表和工作台应接地良好。防止操作者因静电干扰造成的损坏,如尼龙、化纤服装、手或工具接触块前最好与地面接触。用于设备引线的矫直、弯曲或手工焊接的设备必须接地良好。

其次,在MOS电路输入端的保护二极管,其电流容差一般为1mA,应在输入瞬态保护电流大于10mA的情况下与输入保护电阻串联连接。因此,应选择具有内部保护电阻的MOS管。由于保护电路吸收的瞬时能量有限,过大的瞬时信号和过高的静态电压会使保护电路失去功能。因此,烙铁必须可靠地接地,以防止设备输入的泄漏和击穿。一般情况下,电源故障后,可利用焊铁的残余热进行焊接,接地销可先焊接。

MOS是一种电压驱动元件,对电压非常敏感,悬置G容易接受外部干扰而导通MOS,外部干扰信号对G-S结电容静电,这种微小的电荷可以长期存储。在测试G悬架是非常危险的,很多因为这个管爆裂,G连接到接地下拉电阻,旁路干扰信号不会是直的,一般可以10~20K。这个电阻器被称为栅极电阻,作用1:为FET提供偏置电压;作用2:作为放电电阻(保护栅极G~源S)。第一个功能是可以理解的。这里我们解释第二条原则:保护栅极G~源S:FET的G-S极之间的电阻非常大,所以只有少量的静电才能使G-S极之间的等效电容产生非常高的电压,如果这些少量的静电能够产生非常高的电压。电不及时释放。两端的高电压可能导致场效应晶体管发生故障,甚至击穿其G-S极;此时,栅极和源极之间的电阻可以漏掉上述静电,从而保护场效应晶体管。


AOS代理商_AOS公司美国万代半导体授权一级AOS代理商泰德兰电子--推荐型号:智能开关与PWM


制造商零件编号:AO4407

制造商:Alpha & Omega Semiconductor Inc

描述:MOSFET P-CH 30V 12A 8SOIC

系列:-

FET 类型:MOSFET P 通道,金属氧化物

FET 功能:逻辑电平门

漏源极电压 (Vdss):30V

电流 - 连续漏极 (Id)(25°C 时):12A(Ta)

不同 Id、Vgs 时的 Rds On(最大值):11 毫欧 @ 12A,20V

不同 Id 时的 Vgs(th)(最大值):3V @ 250μA

不同 Vgs 时的栅极电荷 (Qg):39nC @ 10V

不同 Vds 时的输入电容 (Ciss):2600pF @ 15V

功率 - 最大值:3.1W

安装类型:表面贴装

封装/外壳:8-SOIC(0.154",3.90mm 宽)

供应商器件封装:8-SOIC



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