淺析MOSFET的UIS及雪崩能量

在看到MOSFET數(shù)據(jù)表時，你一定要知道你在找什么。雖然特定的參數(shù)很顯眼，也一目了然（BVDS、RDS(ON)、柵極電荷），其它的一些參數(shù)會十分的含糊不清、模棱兩可（IDA、SOA曲線），而其它的某些參數(shù)自始至終就毫無用處（比如說：開關(guān)時間）。在這個即將開始的博文系列中，我們將試著破解FET數(shù)據(jù)表，這樣的話，讀者就能夠很輕松地找到和辨別那些對于他們的應(yīng)用來說，是最常見的數(shù)據(jù)，而不會被不同的生產(chǎn)商為了使他們的產(chǎn)品看起來更吸引人而玩兒的文字游戲所糊弄。

自從20世紀(jì)80年代中期在MOSFET 數(shù)據(jù)表中廣泛使用的以來，無鉗位電感開關(guān) (UIS) 額定值就已經(jīng)被證明是一個非常有用的參數(shù)。雖然不建議在實際應(yīng)用中使用FET的重復(fù)雪崩，工程師們已經(jīng)學(xué)會了用這個度量標(biāo)準(zhǔn)在制定新器件開發(fā)方案時避免那些有可能導(dǎo)致問題的脆弱器件。在溫度范圍內(nèi)具有特別薄弱UIS能力或者發(fā)生嚴(yán)重降級的器件（25°C至125°C之間大于30%）應(yīng)當(dāng)被禁止，因為這些器件會更容易受到故障的影響。設(shè)計人員也應(yīng)該對制造商在額定值上搗鬼，夸大他們的FET雪崩能力而感到厭煩。

UIS測試由圖1中所示的測試電路執(zhí)行。在FET關(guān)閉時，其上施加了一個電源電壓，然后檢查器件上是否有泄露。在FET接通時，電感器電流穩(wěn)定增加。當(dāng)達(dá)到所需的電流時，F(xiàn)ET被關(guān)閉，F(xiàn)ET上的Ldi/dt電壓擺幅在MOSFET擊穿電壓之上，從而激活了其內(nèi)在的寄生雙極晶體管，并在FET上出現(xiàn)有效的雪崩效應(yīng)。這項測試重復(fù)進(jìn)行，電流逐漸增加，直到開始的泄漏測試失敗，表明器件已被損壞。

圖1—UIS測試電路

方程式E = ? LI2 計算的是FET的雪崩能量。這是測試的開始。通過改變電感器尺寸，你能夠更改受測器件上施加的應(yīng)力。可以預(yù)見的是，電感器越大，損壞FET所需的UIS電流越低。然而，這個較小的電流不會被方程式（用于計算雪崩能量）中電感器增加的尺寸抵消，這樣的話，盡管電流減少了，這個值實際上是增加了。表1中說明了這個關(guān)系，其中列出了從測試中的某功率MOSFET器件中搜集的數(shù)據(jù)。

表1—雪崩能量 (EAS) 和電流 (UIS) 與電感器之間的關(guān)系

在電路中使用最小電感器時 (0.1mH)，會出現(xiàn)應(yīng)力最大、電流最高的測試。TI使用0.1mH電感器來測試所有即將投入量產(chǎn)的器件，并且在FET數(shù)據(jù)表內(nèi)給出與之相關(guān)的能量值。然而，由于沒有針對這個值的硬性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此，為了使他們的器件看起來好像具有較高的雪崩能量能力，某些廠商將在他們的UIS測試中使用較大的電感器。因此，設(shè)計人員在處理雪崩額定值時要小心，并且一定要在比較不同供貨商的FET之前詢問UIS測試條件。