AOS半導體詳解|靜電為什么會擊穿MOS管?
2018-10-23 10:31:36
(AOS美國萬代半導體公司代理商|泰德蘭|新聞摘要:靜電為什么會擊穿MOS管?)
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ESD敏感MOS晶體管具有非常高的輸入電阻和非常小的柵源電容,因此它極易受到外部電磁場或靜電感應和充電的影響(少量電荷可在電極間電容上形成相當大的電壓)。(認為U=Q/C)會損壞晶體管,但在強靜電情況下也很困難。放電電荷很容易引起靜電擊穿。靜電擊穿有兩種方式:一種是電壓擊穿,即柵極的薄氧化層擊穿,形成針孔,使柵極和源極短路,或者柵極和漏極之間短路;導致電網開路或源開路。JFET管具有與MOS管相同的高輸入電阻,但MOS管的輸入電阻較高。 
靜電放電(ESD)產生短時大電流,放電脈沖的時間常數遠小于散熱時間常數。因此,當靜電放電電流通過小面積PN結或肖特基結時,會產生較大的瞬時功率密度,形成局部過熱,使局部結溫度達到甚至超過ma的本征溫度。材料(如硅熔點1415),使得結的部分或多次熔化將導致PN結的短路,并且器件將完全失效。這種故障是否發生取決于器件內部區域的功率密度。功率密度越小,設備越不易損壞。 
反向偏壓PN結比正向偏壓PN結更容易引起熱失效,在反向偏壓條件下使結損壞所需的能量僅為正向偏壓條件下的十分之一。這是因為當偏置反向時,大部分功率在結的中心消耗,而當偏置為正時,大部分功率在結外的體電阻中消耗。對于雙極器件,發射極結的面積通常小于其他結的面積,并且比其他結離表面更近,因此經常觀察到發射極結的退化。此外,擊穿電壓高于100V或漏電流小于1nA的PN結,例如JFET,比相同尺寸的常規PN結對ESD更敏感。

一切都是相對的,不是絕對的,MOS晶體管只是比其他器件更靈敏,ESD有一個很大的特點,就是隨機性,不是不接觸MOS晶體管就能把它擊穿的。此外,即使產生ESD,也不一定會破壞管。靜電的基本物理特性是:(1)吸引力或排斥力;(2)電場的存在,具有與地球的電位差;(3)放電電流。這三種情況,即靜電放電,通常對電子元件有三種影響:(1)元件吸附灰塵,改變線路阻抗,影響元件的功能和壽命;(2)元件由于電場或電流d而不能工作(完全破壞)。(3)由于瞬態電場軟擊穿?;蛘弋斍暗倪^熱導致部件受到損傷,雖然它們仍然可以工作,但是生命受到損害。因此,ESD對MOS晶體管的損壞可能是一種或三種情況,不一定每次都是第二種情況。在上述三種情況中,如果部件被完全破壞,則可以在生產和質量測試中檢測并排除該部件,且影響較小。如果部件輕微損壞,在正常測試中不容易發現。在這種情況下,人們常常發現,損壞不僅難以檢查,而且難以預測損失,因為它已經處理多次,甚至在使用中。靜電對電子元器件的危害不亞于嚴重的火災和爆炸事故。
電子元器件和產品在什么情況下會受到靜電損傷?可以說,電子產品從生產到使用的整個過程都受到靜電的威脅。從設備制造到插件組裝和焊接、機器組裝、包裝和運輸到產品應用,都受到靜電的威脅。在電子產品生產的整個過程中,每個階段的每一個小步驟,靜電傳感器都可能受到靜電的影響或破壞,但實際上,最重要和最容易被忽視的一點是在元件的傳輸和運輸過程中。在此過程中,運輸容易暴露在外部電場(如近高壓設備、工人頻繁移動、車輛快速移動等)中,靜電被破壞,因此應特別注意運輸過程中的傳輸以減少。避免損失,避免不必要的糾紛。保護如果添加齊納穩定器管保護。
目前MOS晶體管不易分解,尤其是大功率VMOS,主要有二極管保護。VMOS柵電容大,不會產生高電壓。與干燥的北方不同,在南方很難產生靜電?,F在大多數CMOS器件都增加了IO端口保護。然而,用手工直接接觸CMOS器件引腳不是一個好習慣。至少引腳的焊接性差。
金屬氧化物半導體管擊穿的原因及解決方法
首先,MOS晶體管的輸入電阻很高,柵極與源極之間的電容很小,很容易被電磁場或靜電所帶電。少量的電荷會在兩個電極之間的電容上形成非常高的電壓(U=Q/C),這會損壞晶體管。雖然MOS輸入端有防靜電保護措施,但仍需謹慎處理,在儲存和運輸中,最好使用金屬容器或導電材料包裝,不易于生產靜電高壓化工材料或化纖織物。裝配調試時,工具、儀表和工作臺應接地良好。防止操作者因靜電干擾造成的損壞,如尼龍、化纖服裝、手或工具接觸塊前最好與地面接觸。用于設備引線的矯直、彎曲或手工焊接的設備必須接地良好。
其次,在MOS電路輸入端的保護二極管,其電流容差一般為1mA,應在輸入瞬態保護電流大于10mA的情況下與輸入保護電阻串聯連接。因此,應選擇具有內部保護電阻的MOS管。由于保護電路吸收的瞬時能量有限,過大的瞬時信號和過高的靜態電壓會使保護電路失去功能。因此,烙鐵必須可靠地接地,以防止設備輸入的泄漏和擊穿。一般情況下,電源故障后,可利用焊鐵的殘余熱進行焊接,接地銷可先焊接。
MOS是一種電壓驅動元件,對電壓非常敏感,懸置G容易接受外部干擾而導通MOS,外部干擾信號對G-S結電容靜電,這種微小的電荷可以長期存儲。在測試G懸架是非常危險的,很多因為這個管爆裂,G連接到接地下拉電阻,旁路干擾信號不會是直的,一般可以10~20K。這個電阻器被稱為柵極電阻,作用1:為FET提供偏置電壓;作用2:作為放電電阻(保護柵極G~源S)。第一個功能是可以理解的。這里我們解釋第二條原則:保護柵極G~源S:FET的G-S極之間的電阻非常大,所以只有少量的靜電才能使G-S極之間的等效電容產生非常高的電壓,如果這些少量的靜電能夠產生非常高的電壓。電不及時釋放。兩端的高電壓可能導致場效應晶體管發生故障,甚至擊穿其G-S極;此時,柵極和源極之間的電阻可以漏掉上述靜電,從而保護場效應晶體管。
 
AOS代理商_AOS公司美國萬代半導體授權一級AOS代理商泰德蘭電子--推薦型號:智能開關與PWM
制造商零件編號:AO4407
制造商:Alpha & Omega Semiconductor Inc
描述:MOSFET P-CH 30V 12A 8SOIC
系列:-
FET 類型:MOSFET P 通道,金屬氧化物
FET 功能:邏輯電平門
漏源極電壓 (Vdss):30V
電流 - 連續漏極 (Id)(25°C 時):12A(Ta)
不同 Id、Vgs 時的 Rds On(最大值):11 毫歐 @ 12A,20V
不同 Id 時的 Vgs(th)(最大值):3V @ 250μA
不同 Vgs 時的柵極電荷 (Qg):39nC @ 10V
不同 Vds 時的輸入電容 (Ciss):2600pF @ 15V
功率 - 最大值:3.1W
安裝類型:表面貼裝
封裝/外殼:8-SOIC(0.154",3.90mm 寬)
供應商器件封裝:8-SOIC
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