【转载】MOSFET在开关电源中常见的失效原因及解决办法

只看该作者 · 2015-3-30 12:25

本帖转载自电源网。作为开关电源工程师，会经常碰到电源板上MOSFET失效，那么MOSFET的失效有几种原因呢，失效后器件解刨后具体是什么形貌呢，都有什么解决办法呢，欢迎大家一起讨论。

先总结下失效的分类；
1：雪崩失效（电压失效），也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压，并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。
2：SOA失效（电流失效），既超出MOSFET安全工作区引起失效，分为Id超出器件规格失效以及Id过大，损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。
3：体二极管失效：在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中，由于体二极管遭受破坏而导致的失效。
4：谐振失效：在并联使用的过程中，栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。
5：静电失效：在秋冬季节，由于人体及设备静电而导致的器件失效。
6：栅极电压失效：由于栅极遭受异常电压尖峰，而导致栅极栅氧层失效。

只看该作者 · 2015-3-30 14:49

栅极的异常高压来源主要有以下3种原因：
1：在生产、运输、装配过程中的静电。
2：由器件及电路寄生参数在电源系统工作时产生的高压谐振。
3：在高压冲击时，高电压通过Ggd传输到栅极（在雷击测试时，这种原因导致的失效较为常见）。
至于PCB污染等级、电气间隙及其它高压击穿IC后进入栅极等现象就不做过多解释。

只看该作者 · 2015-3-31 10:03

（1）雪崩失效是不是可以认为属于SOA失效
雪崩失效归根结底是电压失效，SOA失效本质是电流失效，不管是失效机理、失效的解决办法及失效后器件的形貌都有一定差异。
（2）如何判断是体二极管失效还是电压失效，我认为失效现象是一样的，即DS短路。
一旦器件失效后，漏源间的体二极管失效和漏源电压失效很难区分，因为二极管本身属于寄生参数。虽然失效后难以区分躯体缘由，但是预防电压及二极管失效的解决办法存在较大差异，主要结合自己电路来分析。
（3）并联谐振失效有哪些失效现象，如果只是栅极电压谐振，那应该也属于栅极电压失效。
有些仅为栅极失效，但有很大一部分因为实际是通电的，栅极失效后引起二次失效，表现形貌也不尽相同。一般在异常高电压和雷击项目中较常出现。当然也有一些ESD的情况。一般来说如果炸裂很严重，那就是瞬间大电流在MOSFET体内发热，造成热量无法散发出去而炸裂，如果是漏源击穿，那电压的可能性较大，但也不能一概而论，需要进行进一步解刨后才可判定。