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MOS管被静电击穿的要素剖析

2017-10-01 11:52分类:电工考证知识 阅读:

  正本MOS管一个ESD活络器材,它自身的输入电阻很高,而栅-源极间电容又十分小,所以很简略受外界电磁场或静电的感应而带电,又因在静电较强的场合难于泄放电荷,简略致使静电击穿。
静电击穿有两种办法;
一是电压型,即栅极的薄氧化层发作击穿,构成针孔,使栅极和源极间短路,或许使栅极和漏极间短路;
二是功率型,即金属化薄膜铝条被熔断,构成栅极开路或许是源极开路。
如今的mos管没有那么简略被击穿,分外是是大功率的vmos,首要是不少都有二极管维护。vmos栅极电容大,感应不出高压。假定碰上3DO型的mos管冬季不带防静电环试试,底子上摸一个挂一个。
与枯燥的北方纷歧样,南边湿润不易发作静电。还有即是如今大大都CMOS器材内部现已添加了IO口维护。但用手直触摸摸CMOS器材管脚不是好习气。起码使管脚可焊性变差。
静电放电构成的是短时大电流,放电脉冲的时刻常数远小于器材散热的时刻常数。因而,当静电放电电流转过面积很小的pn结或肖特基结时,将发作很大的刹那间功率密度,构成有些过热,有或许使有些结温抵达乃至逾越资料的本征温度(如硅的熔点1415℃),使结区有些或多处熔化致使pn结短路,器材彻底失效。这种失效的发作与否,首要取决于器材内部区域的功率密度,功率密度越小,阐冥具件越不易遭到损害。
反偏pn结比正偏pn结更简略发作热致失效,在反偏条件下使结损坏所需求的能量只需正偏条件下的十分之一摆布。这是因为反偏时,大有些功率耗费在结区基地,而正偏时,则多耗费在结区外的体电阻上。关于双极器材,通常发射结的面积比其它结的面积都小,并且结面也比其它结更挨近外表,所以常常查询到的是发射结的退化。此外,击穿电压高于十0V或漏电流小于1nA的pn结(如JFET的栅结),比相似尺度的惯例pn结对静电放电愈加活络。
悉数的东西是相对的,不是必定的,MOS管仅仅相对其它的器材要活络些,ESD有一个很大的特征即是随机性,并不是没有碰到MOS管都能够把它击穿。别的,就算是发作ESD,也不用定会把管子击穿。静电的底子物理特征为:(1)有招引或排挤的力气;(2)有电场存在,与大地有电位差;(3)会发作放电电流。这三种景象即ESD通常会对电子元件构成以下三种景象的影响:(1)元件吸附尘埃,改动线路间的阻抗,影响元件的功用和寿数;(2)因电场或电流损坏元件绝缘层和导体,使元件不能作业(彻底损坏);(3)因刹那间的电场软击穿或电流发作过热,使元件受伤,尽管仍能作业,可是寿数受损。所以ESD对MOS管的损坏或许是一,三两种状况,并不用定每次都是第二种状况。上述这三种状况中,假定元件彻底损坏,必能在出产及质量查验中被发觉而打扫,影响较少。假定元件细微受损,在正常查验中不易被发现,在这种景象下,常会因通过屡次加工,乃至已在运用时,才被发现损坏,不光查看不易,并且丢掉亦难以猜测。静电对电子元件发作的损害不亚于严峻火灾和爆破事端的丢掉。
电子元件及商品在啥状况下会遭受静电损坏能够这么说:电子商品从出产到运用的全进程都遭受静电损坏的要挟。从器材制作到插件装焊、整机装联、包装运送直至商品运用,都在静电的要挟之下。在悉数电子商品出产进程中,每一个时期中的每一个小进程,静电活络元件都或许遭受静电的影响或遭到损坏,而实习上最首要而又简略忽略的一点却是在元件的传送与运送的进程。在这个进程中,运送因移动简略露出在外界电场(如通过高压设备邻近、工人移动一再、车辆灵敏移动等)发作静电而遭到损坏,所以传送与运送进程需求分外留心,以削减丢掉,避免无所谓的胶葛。防护的话加齐纳稳压管维护。
如今的mos管没有那么简略被击穿,分外是是大功率的vmos,首要是不少都有二极管维护。vmos栅极电容大,感应不出高压。与枯燥的北方纷歧样,南边湿润不易发作静电。还有即是如今大大都CMOS器材内部现已添加了IO口维护。但用手直触摸摸CMOS器材管脚不是好习气。起码使管脚可焊性变差。
MOS管被击穿的要素及处理计划
榜首、MOS管自身的输入电阻很高,而栅源极间电容又十分小,所以很简略受外界电磁场或静电的感应而带电,而少数电荷就可在极间电容上构成恰当高的电压 (U=Q/C),将管子损坏。尽管MOS输入端有抗静电的维护办法,但仍需当心对待,在存储和运送中最佳用金属容器或许导电资料包装,不要放在易发作静电高压的化工资料或化纤织物中。拼装、调试时,东西、外表、作业台等均应杰出接地。要避免操作人员的静电搅扰构成的损坏,如不宜穿尼龙、化纤衣服,手或东西在触摸集成块前最佳先接一下地。对器材引线矫直曲折或人工焊接时,运用的设备有必要杰出接地。
第二、MOS电路输入端的维护二极管,其通时电流容限通常为1mA,在或许呈现过大瞬态输入电流(逾越十mA)时,应串接输入维护电阻。因而运用时可挑选一个内部有维护电阻的MOS管应。还有 因为维护电路吸收的刹那间能量有限,太大的刹那间信号和过高的静电电压将使维护电路失掉效果。所以焊接时电烙铁有必要牢靠接地,以防漏电击穿器材输入端,通常运用时,可断电后运用电烙铁的余热进行焊接,并先焊其接地管脚。
MOS是电压驱动元件,对电压很活络,悬空的G很简略接受外部搅扰使MOS导通,外部搅扰信号对G-S结电容充电,这个细小的电荷能够贮存很长时刻。在实验中G悬空很风险,许多就因为这么爆管,G接个下拉电阻对地,旁路搅扰信号就不会直通了,通常能够十~20K。这个电阻称为栅极电阻,效果1:为场效应管供应偏置电压;效果2:起到泻放电阻的效果(维护栅极G~源极S)。榜首个效果好了解,这儿解说一下第二个效果的原理:维护栅极G~源极S:场效应管的G-S极间的电阻值是很大的,这么只需有少数的静电就能使他的G-S极间的等效电容两头发作很高的电压,假定不及时把这些少数的静电泻放掉,他两头的高压就有或许使场效应管发作误动作,乃至有或许击穿其G-S极;这时栅极与源极之间加的电阻就能把上述的静电泻放掉,然后起到了维护场效应管的效果。

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