功率MOSFET IAR和EAS参数解读（一）

在多次电源会议上，晶恒的工程师和各位技术精英都有比较深入的交流，了解到很多工程师对MOSFET的需求比较多，MOSFET广泛应用于通信、计算机、控制、消费电子等，其中电源、适配器等消费类产品用量非常大，晶恒集团MOSFET的销售量也在逐年提高。晶恒的工程师始终在不断研究进口品牌产品的性能，目的是能够提升晶恒产品的性能匹配。下面根据工程师对外国资料的研究和翻译，与工程师分享一下MOSFET的参数解读。

 通常认为，功率MOSFET还是比较耐雪崩状况的，然而，能达到怎样的耐受度，取决于IAR（雪崩电流）和EAS（雪崩能量）这两个参数。这两个参数就决定了MOSFET在雪崩期间的安全性。本文探讨单端反激电源雪崩影响的理论。

1 雪崩失效模型：

功率MOSFET在其结构上有一个寄生的三极管。见图1，包括：P+扩散区、N-外延层、N+衬底、短路到源极（S极）的b-e结和由此而形成的体二极管。在关断（OFF）状态，这个非对称结构为反向偏置，最大反向电压由体二极管反向击穿特性决定。当施加的电压超过击穿电压时，达到临界电场，在过渡区载流子的能量逐渐增加，使被束缚的电子经过碰撞产生自有电子-空穴对。这个机理，叫雪崩现象，能引起电流倍增，使材料内部流过很大的电流。通常，对P-N结来讲，这种机理不是破坏性的。但是，由大击穿电流和高的击穿电压产生的热，能损坏器件。特定情况下，有2个机理能使MOSFET失效。第一个是，在EPI或大面积区载流子产生的热累积造成的热斑，第二个取决于雪崩电流：如果这个电流能使RB上的电压使寄生的BJT导通，造成MOSFET直通，产生灾难性的后果。鉴于这些失效模式的存在，EAS和IAR应在规格书里作为最大极限值给出定义。EAS为单脉冲最大雪崩能量，IAR为不引起BJT栓锁效应的最大雪崩电流。

    图1 MOSFET内部结构图

2 单端反激电源的雪崩现象

一般情况，设计者不允许MOSFET出现雪崩现象，D-S电压设定到V（BR）DSS的80-90%。然而，在某些情况下，会出现较大的电压脉冲。以单端反激电源为例说明。

 图2 单端反激电源原理图

对于单端反激变换器，变压器存在漏电感。如果电感能力不能很好地被嵌位，在MOSFET被关断期间，漏电感能引起超过MOSFETV(BR)DSS的电压过冲。由于漏感不参与到二次侧的能量传送，其找不到一条向二次侧的能量泄放途径，只能在MOSFET的D极上产生一个大的正电压脉冲。因此，D极电压为

     Vds=Vleakage + Vin + Vflyback

    这里： Vflyback为二次侧的反射电压

在这种情况下，如果雪崩现象发生，需要检测IAR（雪崩电流）和EAS（雪崩能量）。

  下面，是典型的在电源启动阶段雪崩现象的波形。

3 IAR和EAS的电热评估办法

 下面，一步步地指导，评估IAR和EAS在实际表现和安全裕量之间如何达到平衡。