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防止直流电源MOS管被静电击穿的方法及补救办法

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-07 09:14    点击量:

    直流电源MOS管一个ESD敏感器件,它本身的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,所以极易受外界电磁场或静电的感应而带电(少量电荷就可能在极间电容上形成相当高的直流电源电压(想想U=Q/C)将管子损坏),又因在静电较强的场合难于泄放电荷,容易引起静电击穿.

防止直流电源MOS管被静电击穿的方法及补救办法
    静电击穿有两种方式:一是直流电源电压型,即栅极的薄氧化层发生击穿,形成针孔,使栅极和源极间短路,或者使栅极和漏极间短路;二是功率型,即金属化薄膜铝条被熔断,造成栅极开路或者是源极开路.JFET管和直流电源MOS管一样,有很高的输入电阻,只是直流电源MOS管的输入电阻更高.

    静电放电形成的是短时大直流电源电流,放电脉冲的时间常数远小于器件散热的时间常数.因此,当静电放电直流电源电流通过面积很小的pn结或肖特基结时,将产生很大的瞬间功率密度,形成局部过热,有可能使局部结温达到甚至超过材料的本征温度(如硅的熔点1415℃),使结区局部或多处熔化导致pn结短路,器件彻底失效.这种失效的发生与否,主要取决于器件内部区域的功率密度,功率密度越小,说明器件越不易受到损伤.

    反偏pn结比正偏pn结更容易发生热致失效,在反偏条件下使结损坏所需要的能量只有正偏条件下的十分之一左右.这是因为反偏时,大部分功率消耗在结区中心,而正偏时,则多消耗在结区外的体电阻上.对于双极器件,通常发射结的面积比其它结的面积都小,而且结面也比其它结更靠近表面,所以常常观察到的是发射结的退化.此外,击穿直流电源电压高于100V或漏直流电源电流小于1nA的pn结(如JFET的栅结),比类似尺寸的常规pn结对静电放电更加敏感.

    所有的东西是相对的,不是绝对的,直流电源MOS管只是相对其它的器件要敏感些,ESD有一个很大的特点就是随机性,并不是没有碰到直流电源MOS管都能够把它击穿.另外,就算是产生ESD,也不一定会把管子击穿.静电的基本物理特征为:(1)有吸引或排斥的力量;(2)有电场存在,与大地有电位差;(3)会产生放电直流电源电流.

    这三种情形即ESD一般会对直流电源元件造成以下三种情形的影响:(1)元件吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响元件的功能和寿命;(2)因电场或直流电源电流破坏元件绝缘层和导体,使元件不能工作(完全破坏);(3)因瞬间的电场软击穿或直流电源电流产生过热,使元件受伤,虽然仍能工作,但是寿命受损.所以ESD对直流电源MOS管的损坏可能是一,三两种情况,并不一定每次都是第二种情况.

    上述这三种情况中,如果元件完全破坏,必能在直流电源生产及品质测试中被察觉而排除,影响较少.如果元件轻微受损,在正常测试中不易被发现,在这种情形下,常会因经过多次加工,甚至已在使用时,才被发现破坏,不但检查不易,而且损失亦难以预测.静电对直流电源元件产生的危害不亚于严重火灾和爆炸事故的损失.

    直流电源元件及产品在什么情况下会遭受静电破坏?可以这么说:直流电源产品从直流电源生产到使用的全过程都遭受静电破坏的威胁.从器件制造到插件装焊、整机装联、包装运输直至产品应用,都在静电的威胁之下.在整个直流电源产品直流电源生产过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,静电敏感元件都可能遭受静电的影响或受到破坏,而实际上最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程.在这个过程中,运输因移动容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近、工人移动频繁、车辆迅速移动等)产生静电而受到破坏,所以传送与运输过程需要特别注意,以减少损失,避免无所谓的纠纷.防护的话加齐纳稳压管保护.

    现在的直流电源MOS管没有那么容易被击穿,尤其是是大功率的v直流电源MOS,主要是不少都有二极管保护.v直流电源MOS栅极电容大,感应不出高压.与干燥的北方不同,南方潮湿不易产生静电.还有就是现在大多数C直流电源MOS器件内部已经增加了IO口保护.但用手直接接触C直流电源MOS器件管脚不是好习惯.至少使管脚可焊性变差.

    直流电源MOS管被击穿的原因及解决方案第一、直流电源MOS管本身的输入电阻很高,而栅源极间电容又非常小,所以极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的直流电源电压(U=Q/C),将管子损坏.虽然直流电源MOS输入端有抗静电的保护措施,但仍需小心对待,在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装,不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中.组装、调试时,工具、仪表、工作台等均应良好接地.要防止操作人员的静电干扰造成的损坏,如不宜穿尼龙、化纤衣服,手或工具在接触集成块前最好先接一下地.对器件引线矫直弯曲或人工焊接时,使用的设备必须良好接地.

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