【導讀】當向MOSFET施加高於絕對最大額定值BVDSS的電壓時
，就會發生擊穿。當施加高於BVDSS的高電場時
，自由電子被加速並帶有很大的能量。這會導致碰撞電離，從而產生電子-空穴對。這種電子-空穴對呈雪崩式增加的現象稱為“雪崩擊穿”。在這種雪崩擊穿期間，與 MOSFET內部二極管電流呈反方向流動的電流稱為“雪崩電流IAS”
，參見下圖（1）。

MOSFET的失效機理

本文的關鍵要點

・ 當向MOSFET施加高於絕對最大額定值BVDSS的電壓時
，會造成擊穿並引發雪崩擊穿。

・ 發生雪崩擊穿時，會流過大電流
，存在MOSFET失效的危險。

・ MOSFET雪崩失效包括短路造成的失效和熱量造成的失效。

什麼是雪崩擊穿

當向MOSFET施加高於絕對最大額定值BVDSS的電壓時
，就會發生擊穿。當施加高於BVDSS的高電場時
，自由電子被加速並帶有很大的能量。這會導致碰撞電離，從而產生電子-空穴對。這種電子-空穴對呈雪崩式增加的現象稱為“雪崩擊穿”。在這種雪崩擊穿期間，與 MOSFET內部二極管電流呈反方向流動的電流稱為“雪崩電流IAS”，參見下圖（1）。

MOSFET的雪崩失效電流路徑示意圖（紅色部分）

雪崩失效：短路造成的失效

如上圖所示，IAS會流經MOSFET的基極寄生電阻RB。此時
，寄生雙極型晶體管的基極和發射極之間會產生電位差VBE，如果該電位差較大，則寄生雙極晶體管可能會變為導通狀態。一旦這個寄生雙極晶體管導通，就會流過大電流，MOSFET可能會因短路而失效。

雪崩失效：熱量造成的失效

在(zai)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)期(qi)間(jian)，不(bu)僅(jin)會(hui)發(fa)生(sheng)由(you)雪(xue)崩(beng)電(dian)流(liu)導(dao)致(zhi)寄(ji)生(sheng)雙(shuang)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)誤(wu)導(dao)通(tong)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)短(duan)路(lu)和(he)損(sun)壞(huai)，還(hai)會(hui)發(fa)生(sheng)由(you)傳(chuan)導(dao)損(sun)耗(hao)帶(dai)來(lai)的(de)熱(re)量(liang)造(zao)成(cheng)的(de)損(sun)壞(huai)。如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)，當(dang)MOSFET處於擊穿狀態時會流過雪崩電流。在這種狀態下，BVDSS被施加到MOSFET並且流過雪崩電流，它們的乘積成為功率損耗。這種功率損耗稱為“雪崩能量EAS”。雪崩測試電路及其測試結果的波形如下圖所示。此外
，雪崩能量可以通過公式（1）來表示。

雪崩測試的電路簡圖

雪崩測試中MOSFET的電壓和電流波形

雪崩能量公式

一般情況下，有抗雪崩保證的MOSFET
，在其規格書中會規定IAS和EAS的絕對最大額定值

，因此可以通過規格書來了解詳細的值。在有雪崩電流流動的工作環境中，需要把握IAS和EAS的實際值
，並在絕對最大額定值範圍內使用。

引發雪崩擊穿的例子包括反激式轉換器中的MOSFET關(guan)斷(duan)時(shi)的(de)反(fan)激(ji)電(dian)壓(ya)和(he)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)引(yin)起(qi)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)等(deng)。針(zhen)對(dui)反(fan)激(ji)電(dian)壓(ya)引(yin)起(qi)的(de)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)，對(dui)策(ce)包(bao)括(kuo)在(zai)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)時(shi)采(cai)用(yong)降(jiang)低(di)反(fan)激(ji)電(dian)壓(ya)的(de)設(she)計(ji)或(huo)使(shi)用(yong)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)耐(nai)壓(ya)性(xing)能(neng)的(de)MOSFET。而針對寄生電感引起的雪崩擊穿，改用引腳更短的封裝的MOSFET或改善電路板布局以降低寄生電感等都是比較有效的措施。

來源：羅姆半導體

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