浅析MOSFET的UIS及雪崩能量

浅析MOSFET的UIS及雪崩能量

在看到MOSFET数据表时，你一定要知道你在找什么。虽然特定的参数很显眼，也一目了然（BVDS、RDS(ON)、栅极电荷），其它的一些参数会十分的含糊不清、模棱两可（IDA、SOA曲线），而其它的某些参数自始至终就毫无用处（比如说：开关时间）。在这个即将开始的博文系列中，我们将试着破解FET数据表，这样的话，读者就能够很轻松地找到和辨别那些对于他们的应用来说，是最常见的数据，而不会被不同的生产商为了使他们的产品看起来更吸引人而玩儿的文字游戏所糊弄。

自从20世纪80年代中期在MOSFET 数据表中广泛使用的以来，无钳位电感开关 (UIS) 额定值就已经被证明是一个非常有用的参数。虽然不建议在实际应用中使用FET的重复雪崩，工程师们已经学会了用这个度量标准在制定新器件开发方案时避免那些有可能导致问题的脆弱器件。在温度范围内具有特别薄弱UIS能力或者发生严重降级的器件（25°C至125°C之间大于30%）应当被禁止，因为这些器件会更容易受到故障的影响。设计人员也应该对制造商在额定值上捣鬼，夸大他们的FET雪崩能力而感到厌烦。

UIS测试由图1中所示的测试电路执行。在FET关闭时，其上施加了一个电源电压，然后检查器件上是否有泄露。在FET接通时，电感器电流稳定增加。当达到所需的电流时，FET被关闭，FET上的Ldi/dt电压摆幅在MOSFET击穿电压之上，从而激活了其内在的寄生双极晶体管，并在FET上出现有效的雪崩效应。这项测试重复进行，电流逐渐增加，直到开始的泄漏测试失败，表明器件已被损坏。

图1—UIS测试电路

方程式E = ½ LI2 计算的是FET的雪崩能量。这是测试的开始。通过改变电感器尺寸，你能够更改受测器件上施加的应力。可以预见的是，电感器越大，损坏FET所需的UIS电流越低。然而，这个较小的电流不会被方程式（用于计算雪崩能量）中电感器增加的尺寸抵消，这样的话，尽管电流减少了，这个值实际上是增加了。表1中说明了这个关系，其中列出了从测试中的某功率MOSFET器件中搜集的数据。

表1—雪崩能量 (EAS) 和电流 (UIS) 与电感器之间的关系

在电路中使用最小电感器时 (0.1mH)，会出现应力最大、电流最高的测试。TI使用0.1mH电感器来测试所有即将投入量产的器件，并且在FET数据表内给出与之相关的能量值。然而，由于没有针对这个值的硬性行业标准，因此，为了使他们的器件看起来好像具有较高的雪崩能量能力，某些厂商将在他们的UIS测试中使用较大的电感器。因此，设计人员在处理雪崩额定值时要小心，并且一定要在比较不同供货商的FET之前询问UIS测试条件。