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  • MOSFET失效模式,dv/dt失效是什么
    • 发布时间:2022-11-18 18:08:44
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    MOSFET失效模式,dv/dt失效是什么
    dv/dt失效是MOSFET关断时流经寄生电容Cds的充电电流流过基极电阻RB,使寄生双极晶体管导通而引起短路从而造成失效的现象。
    dv/dt是单位时间内的电压变化量,vDS的上升坡度越陡,越容易发生MOSFET的dv/dt失效问题。
    一般来说,反向恢复特性越差,dv/dt的坡度越陡,越容易产生MOSFET的dv/dt失效。
    什么是dv/dt失效
    如下图(2)所示,dv/dt失效是由于MOSFET关断时流经寄生电容Cds的瞬态充电电流流过基极电阻RB,导致寄生双极晶体管的基极和发射极之间产生电位差vBE,使寄生双极晶体管导通,引起短路并造成失效的现象。
    通常,dv/dt越大(越陡),vBE的电位差就越大,寄生双极晶体管越容易导通,从而越容易发生失效问题。
    MOSFET dv/dt失效
    MOSFET的dv/dt失效电流路径示意图(蓝色部分)
    此外,在逆变器电路或Totem-Pole PFC等上下桥结构的电路中,反向恢复电流Irr会流过MOSFET。受该反向恢复电流影响的dv/dt,可能会使寄生双极晶体管误导通,这一点需要注意。
    dv/dt失效与反向恢复特性之间的关系可以通过双脉冲测试来确认。
    双脉冲测试的电路简图如下:
    MOSFET dv/dt失效
    双脉冲测试的电路简图
    dv/dt和反向恢复电流的仿真结果如下图所示。设MOSFET①~③的栅极电阻RG和电源电压vDD等电路条件相同,仅反向恢复特性不同。
    图中列出了Q1从续流工作转换到反向恢复工作时的漏源电压vDS和漏极电流(内部二极管电流)ID。
    MOSFET dv/dt失效
    双脉冲测试的仿真结果
    一般情况下,与MOSFET①相比,MOSFET③可以说是“反向恢复特性较差(Irr和trr大)”的产品。从这个仿真结果可以看出,反向恢复特性越差,dv/dt的坡度就越陡峭。
    这一点通过流经电容器的瞬态电流通常用I=C×dv/dt来表示也可以理解。此外,在上述仿真中,Irr的斜率(di/dt)均设置为相同条件,但当di/dt陡峭时,dv/dt也会变陡峭。
    综上所述,可以说,在桥式电路中使用MOSFET时,反向恢复特性越差的MOSFET,发生MOSFET的dv/dt失效风险越大。
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