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直流電源MOS管為什么會被靜電擊穿?

文章來源:穩壓電源公司,時間:2017-09-18 09:46    點擊量:

    直流電源MOS管一個ESD敏感直流電源器件,它本身的直流電源輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電(少量電荷就可能在極間電容上形成相當高的直流電源電壓(想想U=Q/C)將管子損壞),又因在靜電較強的場合難于泄放電荷,容易引起靜電擊穿.靜電擊穿有兩種方式:一是直流電源電壓型,即柵極的薄氧化層發生擊穿,形成針孔,使柵極和源極間短路,或者使柵極和漏極間短路;二是功率型,即金屬化薄膜鋁條被熔斷,造成柵極開路或者是源極開路.JFET管和直流電源MOS管一樣,有很高的直流電源輸入電阻,只是直流電源MOS管的直流電源輸入電阻更高.

直流電源MOS管為什么會被靜電擊穿?
    靜電放電形成的是短時直流電源大電流,放電脈沖的時間常數遠小于直流電源器件散熱的時間常數.因此,當靜電放電直流電源電流通過面積很小的pn結或肖特基結時,將產生很大的瞬間功率密度,形成局部過熱,有可能使局部結溫達到甚至超過材料的本征溫度(如硅的熔點1415℃),使結區局部或多處熔化導致pn結短路,直流電源器件徹底失效.這種失效的發生與否,主要取決于直流電源器件內部區域的功率密度,功率密度越小,說明直流電源器件越不易受到損傷.

    反偏pn結比正偏pn結更容易發生熱致失效,在反偏條件下使結損壞所需要的能量只有正偏條件下的十分之一左右.這是因為反偏時,大部分功率消耗在結區中心,而正偏時,則多消耗在結區外的體電阻上.對于雙極直流電源器件,通常發射結的面積比其它結的面積都小,而且結面也比其它結更靠近表面,所以常常觀察到的是發射結的退化.此外,擊穿直流電源電壓高于100V或漏直流電源電流小于1nA的pn結(如JFET的柵結),比類似尺寸的常規pn結對靜電放電更加敏感.

    所有的東西是相對的,不是絕對的,直流電源MOS管只是相對其它的直流電源器件要敏感些,ESD有一個很大的特點就是隨機性,并不是沒有碰到直流電源MOS管都能夠把它擊穿.另外,就算是產生ESD,也不一定會把管子擊穿.靜電的基本物理特征為:(1)有吸引或排斥的力量;(2)有電場存在,與大地有電位差;(3)會產生放電直流電源電流.

    這三種情形即ESD一般會對電子元件造成以下三種情形的影響:(1)元件吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響元件的功能和壽命;(2)因電場或直流電源電流破壞元件絕緣層和導體,使元件不能工作(完全破壞);(3)因瞬間的電場軟擊穿或直流電源電流產生過熱,使元件受傷,雖然仍能工作,但是壽命受損.所以ESD對直流電源MOS管的損壞可能是一,三兩種情況,并不一定每次都是第二種情況.

    上述這三種情況中,如果元件完全破壞,必能在生產及品質測試中被察覺而排除,影響較少.如果元件輕微受損,在正常測試中不易被發現,在這種情形下,常會因經過多次加工,甚至已在使用時,才被發現破壞,不但檢查不易,而且損失亦難以預測.靜電對電子元件產生的危害不亞于嚴重火災和爆炸事故的損失.

    電子元件及產品在什么情況下會遭受靜電破壞?可以這么說:電子產品從生產到使用的全過程都遭受靜電破壞的威脅.從直流電源器件制造到插件裝焊、整機裝聯、包裝運輸直至產品應用,都在靜電的威脅之下.在整個電子產品生產過程中,每一個階段中的每一個小步驟,靜電敏感元件都可能遭受靜電的影響或受到破壞,而實際上最主要而又容易疏忽的一點卻是在元件的傳送與運輸的過程.在這個過程中,運輸因移動容易暴露在外界電場(如經過高壓設備附近、工人移動頻繁、車輛迅速移動等)產生靜電而受到破壞,所以傳送與運輸過程需要特別注意,以減少損失,避免無所謂的糾紛.防護的話加齊納穩壓管保護.

    現在的直流電源MOS管沒有那么容易被擊穿,尤其是是大功率的v直流電源MOS,主要是不少都有二極管保護.v直流電源MOS柵極電容大,感應不出高壓.與干燥的北方不同,南方潮濕不易產生靜電.還有就是現在大多數C直流電源MOS直流電源器件內部已經增加了IO口保護.但用手直接接觸C直流電源MOS直流電源器件管腳不是好習慣.至少使管腳可焊性變差.

    直流電源MOS管被擊穿的原因及解決方案第一、直流電源MOS管本身的直流電源輸入電阻很高,而柵源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的直流電源電壓(U=Q/C),將管子損壞.雖然直流電源MOS直流電源輸入端有抗靜電的保護措施,但仍需小心對待,在存儲和運輸中最好用金屬容器或者導電材料包裝,不要放在易產生靜電高壓的化工材料或化纖織物中.

    組裝、調試時,工具、儀表、工作臺等均應良好接地.要防止操作人員的靜電干擾造成的損壞,如不宜穿尼龍、化纖衣服,手或工具在接觸集成塊前最好先接一下地.對直流電源器件引線矯直彎曲或人工焊接時,使用的設備必須良好接地.

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