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MOS管擊穿電壓原因


MOS管擊穿電壓原因


MOS管一個ESD敏感器件,它本身的輸入電阻很高,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MOS管一樣,有很高的輸入電阻,只是MOS管的輸入電阻更高。

靜電放電形成的是短時大電流,放電脈沖的時間常數遠小于器件散熱的時間常數。因此,當靜電放電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,器件徹底失效。這種失效的發生與否,主要取決于器件內部區域的功率密度,功率密度越小,說明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,擊穿電壓高于100V或漏電流小于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,MOS管只是相對其它的器件要敏感些,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。|

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