MOS管為什么炸裂？原因就在這里-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-11-03
我們知道開關電源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易燒壞的器件。MOS管炸裂原因：開關器件長期工作于高電壓大電流狀態，承受著很大的功耗，一但過壓或過流就會導致功耗大增，晶圓結溫急劇上升，如果散熱不及時，就會導致器件損壞，甚至可能會伴隨爆炸，非常危險。這里就衍生一個概念，安全工作區。
一、什么是安全工作區？
安全工作區：SOA（Safe operating area）是由一系列（電壓，電流）坐標點形成的一個二維區域，開關器件正常工作時的電壓和電流都不會超過該區域。簡單的講，只要器件工作在SOA區域內就是安全的，超過這個區域就存在危險。
二、SOA具體如何應用和測試呢？
MOS管炸裂原因：開關器件的各項參數在數據手冊中都會明確標注，這里我們先來解讀兩個參數。
VDS（Drain-source voltage）：漏源電壓標稱值，反應的是漏源極能承受的最大的電壓值；
IDM（Drain current(pulsed)）：漏源最大單脈沖電流（非重復脈沖），反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。
器件手冊一般都會提供SOA（Safe operating area）數據圖表，主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關，通過IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個工作區域，稱為安全工作區，如下圖所示。安全工作區可以避免管子因結溫過高而損壞。
示波器的測試應用非常簡單，使用電壓、電流探頭正常測試開關管的VDS和IDM，并打開SOA分析功能，對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域，就說明器件超額工作，存在危險。
三、示波器的SOA分析功能有哪些作用？
支持連續測試，并統計通過及失敗的總數次，該模式可用于連續烤機測試；
支持觸碰（波形超出安全區域）停止、自動截圖、聲音提示操作；
安全工作區可通過電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。
MOS管炸裂原因：開關器件的安全工作區是一項非常重要的參數，通過示波器的SOA分析功能，可以快速有效的確定器件的工作是否安全，確保產品安全可靠。
開關電源初次上電如何防止炸機呢，要了解這種問題，就得找到開關電源炸機的原因，原因如下：
1.輸入電壓過大導致大電容或MOS炸掉。
2.一次側短路。所謂的超載或輸出短路，可能性并不大，因為再爛的電源通常都有過流保護和輸出短路保護的。
給大家分享一個有效，且成本很低的方法來防止樣機首次上電炸機的問題。
在開關電源輸入線上串聯一個白熾燈來做保護，注意串聯白熾燈初次上電不用帶輸出負載，直接空載上電。如果白熾燈沒有亮燈，或者就剛上電的那一下亮了然后又熄滅（第一下亮是輸入浪涌電流引起的），說明開關電源沒有大電流輸入，此時可測試電源的輸出是否為正常電壓。
如果輸出正常則可以去除白熾燈進行正常的調試了。如果輸出電壓不正常，可繼續接在白熾燈上直到找到原因解決后再去除白熾燈進行正常調試。如果通電后白熾燈一直亮，或者白熾燈在間斷的亮-不亮-亮的循環狀態，說明開關電源內部有大電流，此時可關電仔細檢查開關電源，重復此法直到開關電源空載正常后方可去除白熾燈進行正常調試。
原理如下：
若開關電源沒進入危險狀態(開關電源輸出正常或者開關電源輸出電壓在上下跳動但沒有導致輸入大電流)，則此時流進開關電源的輸入電流很微弱，可等效看作Zo很大。
假設此時電源的功耗為2.2W，Zo上的平均電流大約為0.01A，Zo上的阻抗大約為220/0.01，大約是22K。一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態電阻大約在幾十歐姆到幾百歐姆，假設為Z1=100Ω，根據阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降非常小所以白熾燈不亮燈。
若開關電源沒沒有進入危險狀態（開關電源輸入有大電流），電流很大，可等效看作Zo很小。假設此時電源流入的電流平均為5A，相當于Zo上的平均電流為5A，Zo上的阻抗大約為220/5，大約是44Ω。一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態阻抗大約在幾十歐姆到幾百歐姆，假設為Z1=100Ω，根據阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降是比較大的。
另外白熾燈還有一個特性就是熱態阻抗比冷態阻抗要大很多，實驗得出大概十多倍的樣子，假設熱態阻抗是冷態阻抗的10倍。由于上電白熾燈上有較大的壓降和較大的電流會以非常快的速度發熱，設發熱后阻抗由Z1=100Ω變成Z1=1K，在很短的時間內會使Zo上的電壓變得非常小從而避免了開關電源炸機。
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