理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量

目前测量使用的电感，不同的公司有不同的标准，对于低压的MOSFET，大多数公司开始趋向于用0.1mH的电感值。通常发现：如果电感值越大，尽管雪崩的电流值会降低，但最终测量的雪崩能量值会增加，原因在于电感增加，电流上升的速度变慢，这样芯片就有更多的时间散热，因此最后测量的雪崩能量值会增加。这其中存在动态热阻和热容的问题，以后再论述这个问题。

雪崩的损坏方式
图3显示了UIS工作条件下，器件雪崩损坏以及器件没有损坏的状态。

图3 UIS损坏波形

事实上，器件在UIS工作条件下的雪崩损坏有两种模式：热损坏和寄生三极管导通损坏。热损坏就是功率MOSFET在功率脉冲的作用下，由于功耗增加导致结温升高，结温升高到硅片特性允许的临界值，失效将发生。

寄生三极管导通损坏：在MOSFET内部，有一个寄生的三极管（见图4），通常三级管的击穿电压通常低于MOSFET的电压。当DS的反向电流开始流过P区后，Rp和Rc产生压降，Rp和Rc的压降等于三极管BJT的VBEon。由于局部单元的不一致，那些弱的单元，由于基级电流IB增加和三级管的放大作用促使局部的三极管BJT导通，从而导致失控发生。此时，栅极的电压不再能够关断MOSFET。

图4 寄生三极管导通

在图4中，Rp为源极下体内收缩区的电阻，Rc为接触电阻，Rp和Rc随温度增加而增加，射极和基极的开启电压VBE随温度的增加而降低。因此，UIS的能力随度的增加而降低。

图5 UIS损坏模式（VDD=150V，L=1mH，起始温度25℃）

　　
在什么的应用条件下要考虑雪崩能量
从上面的分析就可以知道，对于那些在MOSFET的D和S极产生较大电压的尖峰应用，就要考虑器件的雪崩能量，电压的尖峰所集中的能量主要由电感和电流所决定，因此对于反激的应用，MOSFET关断时会产生较大的电压尖峰。通常的情况下，功率器件都会降额，从而留有足够的电压余量。但是，一些电源在输出短路时，初级中会产生较大的电流，加上初级电感，器件就会有雪崩损坏的可能，因此在这样的应用条件下，就要考虑器件的雪崩能量。

另外，由于一些电机的负载是感性负载，而启动和堵转过程中会产生极大的冲击电流，因此也要考虑器件的雪崩能量。