[導(dǎo)讀]對(duì)于攻城獅而言,MOS管算不上陌生,遇到電源設(shè)計(jì)或者驅(qū)動(dòng)方面的電路,難免會(huì)用到它,當(dāng)然,MOS管也有很多種類和作用。其實(shí)MOS管是一個(gè)ESD敏感器件,它本身的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電,又因在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合難于泄放電荷,容易引起...
對(duì)于攻城獅而言,MOS管算不上陌生,遇到電源設(shè)計(jì)或者驅(qū)動(dòng)方面的電路,難免會(huì)用到它,當(dāng)然,MOS管也有很多種類和作用。其實(shí)MOS管是一個(gè)ESD敏感器件,它本身的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電,又因在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合難于泄放電荷,容易引起靜電擊穿,所以很菜!0
1靜電擊穿有兩種方式
- 一是電壓型,即柵極的薄氧化層發(fā)生擊穿,形成針孔,使柵極和源極間短路,或者使柵極和漏極間短路;
- 二是功率型,即金屬化薄膜鋁條被熔斷,造成柵極開路或者是源極開路。
現(xiàn)在的mos管沒有那么容易被擊穿,尤其是大功率的vmos,主要是不少都有二極管保護(hù),vmos柵極電容大,所以感應(yīng)不出高壓,若是冬天碰3DO型的mos管不帶防靜電手環(huán),基本上摸一個(gè)掛一個(gè)。與干燥的北方不同,南方潮濕不易產(chǎn)生靜電,還有就是現(xiàn)在大多數(shù)CMOS器件內(nèi)部已經(jīng)增加了IO口保護(hù),但用手直接接觸CMOS器件管腳不是好習(xí)慣,至少使管腳可焊性變差。靜電放電形成的是短時(shí)的大電流,放電脈沖的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于器件散熱的時(shí)間常數(shù),因此,當(dāng)靜電放電電流通過面積很小的pn結(jié)或肖特基結(jié)時(shí),將產(chǎn)生很大的瞬間功率密度,形成局部過熱。這有可能使局部結(jié)溫達(dá)到甚至超過材料的本征溫度,使結(jié)區(qū)局部或多處熔化導(dǎo)致pn結(jié)短路,器件徹底失效,這種失效的發(fā)生與否,主要取決于器件內(nèi)部區(qū)域的功率密度,功率密度越小,說明器件越不易受到損傷。反偏pn結(jié)比正偏pn結(jié)更容易發(fā)生熱致失效,在反偏條件下使結(jié)損壞所需要的能量只有正偏條件下的十分之一左右。這是因?yàn)榉雌珪r(shí),大部分功率消耗在結(jié)區(qū)中心,而正偏時(shí),則多消耗在結(jié)區(qū)外的體電阻上。對(duì)于雙極器件,通常發(fā)射結(jié)的面積比其它結(jié)的面積都小,而且結(jié)面也比其它結(jié)更靠近表面,所以常常觀察到的是發(fā)射結(jié)的退化。此外,擊穿電壓高于100V或漏電流小于1nA的pn結(jié)(如JFET的柵結(jié)),比類似尺寸的常規(guī)pn結(jié)對(duì)靜電放電更加敏感。所有的東西是相對(duì)的,不是絕對(duì)的,MOS管只是相對(duì)其它的器件要敏感些,ESD有一個(gè)很大的特點(diǎn)就是隨機(jī)性,并不是沒有碰到MOS管都能夠把它擊穿,另外,就算是產(chǎn)生ESD,也不一定會(huì)把管子擊穿。0
2靜電的基本物理特征
- 有吸引或排斥的力量;
- 有電場(chǎng)存在,與大地有電位差;
- 會(huì)產(chǎn)生放電電流。
這三種情形,即ESD一般會(huì)對(duì)電子元件造成以下三種情形的影響:- 電子元件吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響元件的功能和壽命;
- 因電場(chǎng)或電流破壞元件絕緣層和導(dǎo)體,使元件不能工作(完全破壞);
- 因瞬間的電場(chǎng)軟擊穿或電流產(chǎn)生過熱,使元件受傷,雖然仍能工作,但是壽命受損。
所以ESD對(duì)MOS管的損壞可能是一和三這兩種情況,并不一定每次都是第二種情況,上述這三種情況中,如果元件完全破壞,必能在生產(chǎn)及品質(zhì)測(cè)試中被察覺而排除,影響較少。如果元件輕微受損,在正常測(cè)試中不易被發(fā)現(xiàn),在這種情形下,常會(huì)因經(jīng)過多次加工,甚至已在使用時(shí),才被發(fā)現(xiàn)破壞,不但檢查不易,而且損失亦難以預(yù)測(cè),靜電對(duì)電子元件產(chǎn)生的危害不亞于嚴(yán)重火災(zāi)和爆炸事故的損失。0
3MOS管被擊穿的原因及解決方案
第一、MOS管本身的輸入電阻很高,而柵源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電,而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓 (U=Q/C),將管子損壞。雖然MOS輸入端有抗靜電的保護(hù)措施,但仍需小心對(duì)待,在存儲(chǔ)和運(yùn)輸中最好用金屬容器或者導(dǎo)電材料包裝,不要放在易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。組裝調(diào)試時(shí),工具、儀表、工作臺(tái)等均應(yīng)良好接地,要防止操作人員的靜電干擾造成的損壞,如不宜穿尼龍、化纖衣服,手或工具在接觸集成塊前最好也先接一下地。第二、MOS電路輸入端的保護(hù)二極管,其通時(shí)電流容限一般為1mA,在可能出現(xiàn)過大瞬態(tài)輸入電流(超過10mA)時(shí),應(yīng)串接輸入保護(hù)電阻,因此應(yīng)用時(shí)可選擇一個(gè)內(nèi)部有保護(hù)電阻的MOS管應(yīng)。還有,由于保護(hù)電路吸收的瞬間能量有限,太大的瞬間信號(hào)和過高的靜電電壓將使保護(hù)電路失去作用,所以焊接時(shí)電烙鐵必須可靠接地,以防漏電擊穿器件輸入端,一般使用時(shí),可斷電后利用電烙鐵的余熱進(jìn)行焊接,并先焊其接地管腳。MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)元件,所以對(duì)電壓很敏感,懸空的G很容易接受外部干擾使MOS導(dǎo)通,外部干擾信號(hào)對(duì)G-S結(jié)電容充電,這個(gè)微小的電荷可以儲(chǔ)存很長(zhǎng)時(shí)間。在試驗(yàn)中G懸空很危險(xiǎn),很多就因?yàn)檫@樣爆管,G接個(gè)下拉電阻對(duì)地,旁路干擾信號(hào)就不會(huì)直通了,一般可以10~20K,這個(gè)電阻稱為柵極電阻。- 作用1:為場(chǎng)效應(yīng)管提供偏置電壓;
- 作用2:起到瀉放電阻的作用(保護(hù)柵極G~源極S)。
第一個(gè)作用好理解,這里解釋一下第二個(gè)作用的原理:保護(hù)柵極G,源極S,場(chǎng)效應(yīng)管的G-S極間的電阻值是很大的,這樣只要有少量的靜電就能使他的G-S極間的等效電容兩端產(chǎn)生很高的電壓,如果不及時(shí)把這些少量的靜電瀉放掉,他兩端的高壓就有可能使場(chǎng)效應(yīng)管產(chǎn)生誤動(dòng)作,甚至有可能擊穿其G-S極。這時(shí)柵極與源極之間加的電阻就能把上述的靜電瀉放掉,從而起到了保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管的作用。所以當(dāng)MOS管被擊穿時(shí),你應(yīng)該知道該怎么處理!??!# 留言區(qū)福利 #文末留言點(diǎn)贊數(shù)第一位的讀者,將直接包郵獲贈(zèng)補(bǔ)水儀加濕器,納米級(jí)細(xì)霧,有助于打開毛孔,讓肌膚如海綿般吸飽水分持續(xù)水潤(rùn)光澤。截止時(shí)間:05月19日15:00,獲獎(jiǎng)?wù)咝?5月19日當(dāng)天添加小編微信Huang-Y2120領(lǐng)取,過時(shí)作廢!且每個(gè)微信ID兩周內(nèi),免費(fèi)限領(lǐng)一次。
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