世纪电源网社区logo
社区
Datasheet
标题
返回顶部
讨论

MOS管Vgs过大,什么后果

[复制链接]
查看: 26231 |回复: 30
1
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 14:56:57
现实中常遇到MOS管Vgs电压过大会损坏管子,但是从原理上看,似乎不然呀?


当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现,vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,形成反型层。
vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。


即N沟道MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。
只有当vGS≥VT时,才有沟道形成。沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。


但是Vgs继续加大,比如IRFPS40N60K,
Vgs=100V时,
Vds=0和Vds=400V,两种情况下,对管子功能带来什么影响,若烧坏,原因和内部机理过程是怎样的呢?





40N60.pdf




yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 15:21:24
 
Vgs增大会减小Rds(on)减小开关损耗,但是同时会增大Qg,使得开启损耗变大,影响效率


http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/slua341/slua341.pdf
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 15:24:33
 
会损坏管子吗?比如,Vgs给个100V啥的。。。
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 15:28:22
 
你不能超出Datasheet标称的maximum值呀,你这不是存心搞破坏吗?
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 15:41:32
 
呵呵,我知道,我是想从微观分析,当Vgs=100V超出Datasheet标称的maximum会出现什么后果,为什么会这样。


您说的对 ,Rds减小,是因为随着Vgs加大“可移动的自由电子”组成的反型层越来越厚;
同时反型层电荷越来越多,电容加大,所以开启损耗P=Qs*Vds会增加。


但是Vgs继续加大物理上会损坏管子吗,比如600V的管子,驱动给个100V


yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 15:48:09
 
这个还真没关注过,不过你可以试试看,哈
我觉得你Mosfet属于高输入阻抗元件,驱动的电流很小


roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 16:05:27
 
你说的对,Mosfet属于高输入阻抗元件,驱动的电流很小
那是因为AL做的G极下面,是块高阻抗的SiO2,所以驱动电流也很小,按这样分析,栅源极电压加个一百多伏不会损坏管子的吧?
蓝色的天空
  • 积分:5007
  • |
  • 主题:55
  • |
  • 帖子:2276
积分:5007
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:11:29
 
你先拿个25V的贴片电容试试我觉得。这个阻抗也不低吧。
记得Y5V 25V的好像50V以内就会完蛋。
gumpchen
  • 积分:281
  • |
  • 主题:7
  • |
  • 帖子:46
积分:281
LV3
助理工程师
  • 2013-3-4 16:34:34
 
谈下我的理解,mos G和S之间有个氧化层,当这个氧化层间电压超过30V时会击穿GS,所以datasheet上一般标注+-15V。这个是材料特性,我只能站在应用的角度来解答,再深入的可能要问生产厂家了。
GS击穿之后,相当于负载只剩外部的Rg了,如果外部没有Rg,那么前级的推挽或者IC会挂掉。
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 19:45:47
  • 倒数6
 
翻了下书和资料,您和yanpm兄弟的观点是对的,Vgs过高会击穿SiO2氧化层,从而造成了永久性破坏。
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 19:56:47
  • 倒数5
 
什么书,能不能告诉我们书名,让我们也学习一下
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 20:04:36
  • 倒数2
 
呵呵《超大规模集成电路设计导论》
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
最新回复
  • 2013-3-4 20:19:05
  • 倒数1
 
刚才下载瞄了一眼,满是公式,一眼茫然……
walkershrek
  • 积分:1540
  • |
  • 主题:35
  • |
  • 帖子:594
积分:1540
LV6
高级工程师
  • 2013-3-4 15:42:45
 
坏不坏,可以自己做个实验,实验检验真理的唯一标准
blueskyy
  • 积分:25736
  • |
  • 主题:121
  • |
  • 帖子:13000
积分:25736
LV10
总工程师
  • 2013-3-4 16:24:47
 
QgVgs图中平坦的一段什么含义?
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:27:47
 
when Vgs>Vth, Cdg in charge, miler platform





blueskyy
  • 积分:25736
  • |
  • 主题:121
  • |
  • 帖子:13000
积分:25736
LV10
总工程师
  • 2013-3-4 16:29:51
 
呵呵,猜你就会这样回答~
弥勒效应的横轴是什么呢?----是时间吧 ~
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:43:57
 
以前就好像看到蓝天大侠给别人挖过这样的坑,我今天又中枪了,
1)MOSFET 的GS 电压经Vgg 对Cgs 充电而上升,到达维持电压Vth,MOSFET 开始导电,
2)MOSFET 的DS 电流增加,Millier 电容在该区间内因DS 电容的放电而放电,对GS 电容的充电影响不大; Qg=Cgs*Vgs, 但是电荷会持续积累。
3)MOSFET 的DS 电压降至与Vgs 相同的电压,Millier 电容大大增加,外部驱动电压对Millier 电容进行充电,GS 电容的电压不变,Millier 电容上电压增加,而DS电容上的电压继续减小
4)MOSFET 的DS 电压降至饱和导通时的电压,Millier 电容变小并和GS 电容一起由外部驱动电压充电,GS 电容的电压上升
是否这样?还请蓝天大侠指教。
blueskyy
  • 积分:25736
  • |
  • 主题:121
  • |
  • 帖子:13000
积分:25736
LV10
总工程师
  • 2013-3-4 17:10:31
  • 倒数9
 
这不就是横轴是以时间为参照物的嘛,而你的图对时间是“静止“的 ~
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 17:16:15
  • 倒数8
 
是的,我能不能以时间为横轴,将此图分解成Vgs-t & Qg-t?然后再看看是否是弥勒平台?
不知蓝天大侠啊有何高见?
blueskyy
  • 积分:25736
  • |
  • 主题:121
  • |
  • 帖子:13000
积分:25736
LV10
总工程师
  • 2013-3-4 17:39:22
  • 倒数7
 
弥勒平台本来就是以是时刻为参照的。
感觉TI的这个图有点问题 ~
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:29:21
 
蓝天大侠出考题了
dxsmail
  • 积分:2954
  • |
  • 主题:1
  • |
  • 帖子:721
积分:2954
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 15:38:22
 
一般都是过流时被击穿。。。。
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 16:07:56
 
你说的会不会是Vgs加大后,Vdg电压减小,G极到D极耗尽层变薄,反型层加厚,Rds减小;同时Vgs加大,所以Ids=(Vgs-VT)/Rds迅速加大(此时MOS还处于线性区),Ids电流失控烧坏的。。。
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:23:24
 


如果Vgs增大的话,gs间漏电流会迅速增大,导致氧化膜击穿,高阻抗也是有耐压的,晶元那么小。
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 16:41:56
 
个人认为还不至于由于先击穿SiO2氧化层,从而烧坏管子,因为Vgs事实上是加在,SiO2和---杂散浓度低多子为空穴的P型Si的衬底上,Vgs加大SiO2下方的P型衬底耗尽层加厚,Vgs再加大,P型衬底由耗尽层形成带自由电子的反型层。再加大,反型层继续加厚,反型层中自由电子会向G极SiO2移动是有可能会形成GS漏电流
但若在Vds=0的话,这个漏电流会至于烧管子吗?
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 16:57:01
 
你没加条件,我描述不严谨,我们还是回去做做实验吧,不过看你这电子、空穴、衬底、耗尽层、反型层的想必也是对MOSFET深有研究,倒是可以开个帖给我们普及普及工艺方面的知识。我这不是在班门弄斧吗?
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 17:07:59
 
不好意思,是我开始条件没描述清楚,其实是该分为VDS=0,和VDS=400两种情况分析的,开始没想那么多。


是的 ,做实验是可以得出一个结果,但是微观过程和原理不一定在实验结果中能得到。


我也是今天一直看书碰到的疑问,想从本质上理解管子的工作情况,只是想听听大家是怎么想和分析的。


如果观点不一致希望没有伤害到您,谢谢!
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 17:09:16
  • 倒数10
 
讨论嘛,不至于,我还没那么脆弱,呵呵,多心了,是诚心求教,哈哈
roc918
  • 积分:165
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:16
积分:165
LV2
本网技师
  • 2013-3-4 19:56:55
  • 倒数4
 
后来翻了些资料,您的观点是对的,Vgs过高的确会将薄薄的SiO2层击穿,从而使G和衬底短路,沟道永久性破坏掉,烧管子。
且当VDS有电压时,的确会出现这样一个过程:Vgs加大,Vdg电压减小,G极到D极耗尽层变薄,反型层加厚,Rds减小;同时Vgs在加大,所以Ids=(Vgs-VT)/Rds也迅速加大,Ids电流失控,也会烧管子。
yanpm
  • yanpm
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3003
  • |
  • 主题:23
  • |
  • 帖子:1575
积分:3003
LV8
副总工程师
  • 2013-3-4 20:00:07
  • 倒数3
 
兄弟这种刨根问底的劲儿还真是值得我们学习的,我们也是被条条框框束缚住思想了,只想根据Datasheet用,根本不考虑其他的,全都靠猜,O(∩_∩)O哈哈~
热门技术、经典电源设计资源推荐

世纪电源网总部

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦16层

电 话:400-022-5587

传 真:(022)27690960

邮 编:300110

E-mail:21dy#21dianyuan.com(#换成@)

世纪电源网分部

广 东:(0755)28285637 /(13823562357)

北 京:(010)69525295 /(15901552591)

上 海:(021)24200688 /(13585599008)

香 港:HK(852)92121212

China(86)15220029145

中国电源学会

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦5层

电 话:(022)27680796

传 真:(022)27687886

E-mail:cpss#cpss.org.cn(#换成@)

网站简介 | 网站帮助 | 意见反馈 | 联系我们 | 广告服务 | 法律声明 | 友情链接 | 清除Cookie | 小黑屋 | 不良信息举报

Copyright 2008-2018 21dianyuan.com All Rights Reserved    备案许可证号为:津ICP备10002348