MOSFET雪崩击穿

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一、雪崩击穿

当MOSFET关断感性负载时，电感电流突变会生成高压尖峰。若电压超过MOSFET的漏源击穿电压（VDSS），将引发雪崩击穿。

然而，某些产品可在规格书中描述的规定条件下超过VDSS（非钳位感性开关UIS测试），这种能够安全吸收并耗散感性能量而不损坏的最大能力称为雪崩能力。

Fig.1是MOSFET雪崩测量电路，电感L为杂散电感
Fig.2是MOSFET雪崩等效电路，浅灰色为寄生元件
Fig.3是测量电路的电压和电流波形

电压VDD由外部施加，MOSFET由栅极电压VGS控制。当t0处栅极电压下降，MOSFET关断时，导通电流ID不会立即变为零，而是受电感的影响会继续流动。因此，MOSFET的漏极电压VDS上升，甚至超过最大额定漏源电压VDSS，如Fig.3所示。最终，Fig.2中寄生二极管D1雪崩击穿，漏源电压VDS变为BVDS。如果此时IAS电流大，寄生NPN晶体管TR1 将导通，流过的大电流可能损坏MOSFET。一些MOSFET允许漏源电压VDS 在可接受的极限内瞬时超过VDSS。

二、关键参数

单脉冲雪崩能量EAS：单次雪崩事件中可吸收的最大能量（通常@T=25°C）
重复雪崩能量EAR：周期性雪崩中累计耐受能量（需考虑散热）
雪崩电流IAS：器件允许的最大雪崩电流（通常为额定电流的2~4倍）
击穿电压VBR：实际雪崩触发电压（≈1.3VDSS）

三、计算雪崩能量

当MOSFET关断感性负载（如电机、继电器）时，储能（1/2LI^2）会以电压尖峰形式释放，可能引发雪崩。雪崩能量计算公式：

EAV=$\frac{1}{2}$$L{I}^2（\frac{V_{BR}}{V_{BR}-V_{DC}}）$

L：感性负载的电感值（H）
I：关断前的漏极电流（A）
VBR：MOSFET的雪崩击穿电压（即VDSS)
VDC：电路的工作电压（V）

二、注意事项

MOS选型需注意：
1.示波器捕捉测量最大反向电压尖峰，确保MOS实际测量值<VDSS规格书规定值，一般需留 20%~30%裕量
2.计算雪崩能量，对比规格书EAS
3.规格书的EAS通常是在T=25℃，雪崩能力随温度升高而降低（高温下载流子更易倍增），高温需要降额使用
4.让供应商厂商提供 UIS（Unclamped Inductive Switching：通过电感放电模拟雪崩，测量失效能量。
）测试曲线，显示不同电流下的雪崩能力用于参考