MOSFET失效机理是什么？MOSFET关断解读！

今天，小编将在这篇文章中为大家带来MOSFET失效机理和关断的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对它具备清晰的认识，主要内容如下。

一、MOSFET失效机理

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：

双脉冲测试的电路简图

关于在双脉冲测试中的详细情况，请参考R课堂基础知识 评估篇中的“通过双脉冲测试评估MOSFET的反向恢复特性”。

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。

二、MOSFET关断

（一）MOSFET关断条件是什么

MOSFET的关断条件通常包括以下几个方面：

1. 控制端电压低于关断阈值：MOSFET的控制端（Gate）需要施加一个低于关断阈值的电压，以使其进入关断状态。关断阈值是指控制端电压达到的最低值，使MOSFET停止导通。

2. 控制端电荷层建立时间：在关断过程中，控制端需要逐渐积累反向电荷，形成电荷层。建立电荷层所需的时间与MOSFET的特性和设计有关，但通常会有一个上限值。控制端电荷层的建立时间必须足够长，以确保MOSFET完全进入关断状态。

3. 控制端电流：在关断过程中，控制端的电流应尽量保持较低。过高的电流可能导致电荷层建立不完全或影响关断速度。因此，需要通过合适的电路设计和电流控制手段来确保控制端电流在关断过程中的稳定和符合要求。

不同类型的MOSFET（如N沟道MOSFET和P沟道MOSFET）在关断条件上可能会有一些差异。因此，在具体应用时，应根据所使用的MOSFET类型和数据手册的规格说明，合理确定适用的关断条件。

（二）mosfet管关断过程的分析

MOSFET的关断过程可以通过以下步骤进行分析：

1. 关断指令：当外部的控制信号或电路逻辑需要关闭MOSFET时，关断指令会发送给MOSFET的控制端（Gate）。该指令通常是一个低电平信号。

2. 表面电荷收集：一旦控制端接收到关断指令，控制端会逐渐收集表面电荷。MOSFET的控制端被电介质（如氧化物）隔离，因此需要一定的时间来收集表面电荷。

3. 电荷层形成：收集的表面电荷会使MOSFET的控制端形成一个电荷层，该层会隔离控制端的电场与开关区域的电场。

4. 开关区域电压变化：随着电荷层的形成，MOSFET的开关区域电压会变化。在正常工作状态下，开关区域电压相对较低，使得开关处于导通状态。

5. 关断过渡期：当控制端的电荷层达到足够大小，开关区域电压会增大，从而导致MOSFET进入关断过渡期。在过渡期间，开关区域电压逐渐趋近于最大值。

6. 关断完毕：一旦开关区域电压达到最大值，MOSFET完全进入关断状态。此时，MOSFET的开关区域形成了高阻抗，导致电流无法通过。

需要注意的是，MOSFET的关断过程可能会受到外部因素的影响，如驱动信号的频率和幅值、电荷层的积累时间等。因此，在实际应用中，需要合理设计电路以确保MOSFET的可靠关断。

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