【導(dǎo)讀】如下圖(2)所示,dV/dt失效是由于MOSFET關(guān)斷時流經(jīng)寄生電容Cds的瞬態(tài)充電電流流過基極電阻RB,導(dǎo)致寄生雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電位差VBE,使寄生雙極晶體管導(dǎo)通,引起短路并造成失效的現(xiàn)象。通常,dV/dt越大(越陡),VBE的電位差就越大,寄生雙極晶體管越容易導(dǎo)通,從而越容易發(fā)生失效問題。
本文的關(guān)鍵要點
?dV/dt失效是MOSFET關(guān)斷時流經(jīng)寄生電容Cds的充電電流流過基極電阻RB,使寄生雙極晶體管導(dǎo)通而引起短路從而造成失效的現(xiàn)象。
?dV/dt是單位時間內(nèi)的電壓變化量,VDS的上升坡度越陡,越容易發(fā)生MOSFET的dV/dt失效問題。
?一般來說,反向恢復(fù)特性越差,dV/dt的坡度越陡,越容易產(chǎn)生MOSFET的dV/dt失效。
什么是dV/dt失效
如下圖(2)所示,dV/dt失效是由于MOSFET關(guān)斷時流經(jīng)寄生電容Cds的瞬態(tài)充電電流流過基極電阻RB,導(dǎo)致寄生雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電位差VBE,使寄生雙極晶體管導(dǎo)通,引起短路并造成失效的現(xiàn)象。通常,dV/dt越大(越陡),VBE的電位差就越大,寄生雙極晶體管越容易導(dǎo)通,從而越容易發(fā)生失效問題。
MOSFET的dV/dt失效電流路徑示意圖(藍色部分)
此外,在逆變器電路或Totem-Pole PFC等上下橋結(jié)構(gòu)的電路中,反向恢復(fù)電流Irr會流過MOSFET。受該反向恢復(fù)電流影響的dV/dt,可能會使寄生雙極晶體管誤導(dǎo)通,這一點需要注意。dV/dt失效與反向恢復(fù)特性之間的關(guān)系可以通過雙脈沖測試來確認。雙脈沖測試的電路簡圖如下:
雙脈沖測試的電路簡圖
關(guān)于在雙脈沖測試中的詳細情況,請參考R課堂基礎(chǔ)知識 評估篇中的“通過雙脈沖測試評估MOSFET的反向恢復(fù)特性”。
dV/dt和反向恢復(fù)電流的仿真結(jié)果如下圖所示。設(shè)MOSFET①~③的柵極電阻RG和電源電壓VDD等電路條件相同,僅反向恢復(fù)特性不同。圖中列出了Q1從續(xù)流工作轉(zhuǎn)換到反向恢復(fù)工作時的漏源電壓VDS和漏極電流(內(nèi)部二極管電流)ID。
雙脈沖測試的仿真結(jié)果
一般情況下,與MOSFET①相比,MOSFET③可以說是“反向恢復(fù)特性較差(Irr和trr大)”的產(chǎn)品。從這個仿真結(jié)果可以看出,反向恢復(fù)特性越差,dV/dt的坡度就越陡峭。這一點通過流經(jīng)電容器的瞬態(tài)電流通常用I=C×dV/dt來表示也可以理解。此外,在上述仿真中,Irr的斜率(di/dt)均設(shè)置為相同條件,但當di/dt陡峭時,dV/dt也會變陡峭。
綜上所述,可以說,在橋式電路中使用MOSFET時,反向恢復(fù)特性越差的MOSFET,發(fā)生MOSFET的dV/dt失效風(fēng)險越大。
來源:羅姆半導(dǎo)體
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