如果单元非常一致,散热非常好均匀、热平衡好,第一种情况发生,早期的平面工艺有时候就会看到这种损坏模式。现在新的工艺导致单元的密度越来越集中,产生的损坏通常用就是第二种。
体内寄生三极管导通产生雪崩损坏,同时伴随着体内寄生三极管发生二次击穿,此时集电极电压在瞬态时间几个n秒内,减少到耐压的1/2,原因在于内部耗尽层载流子发生雪崩注入,电场电流密度很大,接近硅片临界电场。电流大,电压高,电场大,电离强,大量的空穴电流流过基区P体电阻RB,寄生三极管导通,集电极电压快速返回到基极开路时的击穿电压。增益大时,三极管中产生雪崩击穿,此耐压值低。
三极管中产生雪崩注入条件:电场应力,正向偏置热不稳定性。
MOSFET关断时沟道漏极电流减小,感性负载使VDS升高,以维持ID电流的恒定,ID电流由沟道电流和位移电流组成。位移电流是体二极管耗尽层电流,和dV/dT成比例。VDS升高和基极放电、漏极耗尽层充电速度相关。漏极耗尽层充电速度和电容Coss、ID相关。ID越大,VDS升高越快。漏极电压升高,体二极管雪崩产生载流子,全部ID电流雪崩流过二极管,沟道电流为0。
很多的工程师问这样的一个问题:如果说UIS的雪崩损坏时电压通常会达到耐压值的1.2~1.3倍,可以明显看到电压有箝位,通俗说法就是波形砍头,那么对于100V的器件工作在105V或者110V是否安全?如上所述,100V的器件加上110V的电压不会损坏,那么安全的原则是什么呢?
对于设计工程师来说,所要求的就是在最极端的条件下设计的参数有一定的裕量,也就是从设计的角度来说保持系统的安全和可靠性,永远都排在最优先的位置。因此笔者建议的原则是:在动态的极端条件下瞬态的电压峰值不要超过MOSFET的额定值。