如何防止絕緣柵型場效應管擊穿
防止絕緣柵型場效應管擊穿:絕緣柵場效應管的種類較多,有PMOS、NMOS和VMOS功率管等,但目前應用最多的是MOS管。MOS絕緣柵場效應管也即金屬一氧化物一半導體場效應管,通常用MOS表示,簡稱作MOS管。
它具有比結型場效應管更高的輸入阻抗(可達1012Ω以上),并且制造工藝比較簡單,使用靈活方便,非常有利于高度集成化。
絕緣柵型場效應管工作原理
絕緣柵場效應管的導電機理是,利用UGS 控制“感應電荷”的多少來改變導電溝道的寬窄,從而控制漏極電流ID。
若UGS=0時,源、漏之間不存在導電溝道的為增強型MOS管,UGS=0 時,漏、源之間存在導電溝道的為耗盡型MOS管。
圖中襯底為P型半導體,在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁,如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS,則金屬鋁與半導體之間產(chǎn)生一個垂直于半導體表面的電場,在這一電場作用下,P型硅表面的多數(shù)載流子-空穴受到排斥,使硅片表面產(chǎn)生一層缺乏載流子的薄層。
同時在電場作用下,P型半導體中的少數(shù)載流子-電子被吸引到半導體的表面,并被空穴所俘獲而形成負離子,組成不可移動的空間電荷層(稱耗盡層又叫受主離子層)。
UGS愈大,電場排斥硅表面層中的空穴愈多,則耗盡層愈寬,且UGS愈大,電場愈強;
當UGS 增大到某一柵源電壓值VT(叫臨界電壓或開啟電壓)時,則電場在排斥半導體表面層的多數(shù)載流子-空穴形成耗盡層之后,就會吸引少數(shù)載流子-電子,繼而在表面層內形成電子的積累,從而使原來為空穴占多數(shù)的P型半導體表面形成了N型薄層。
由于與P型襯底的導電類型相反,故稱為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層,把原來被PN結高阻層隔開的源區(qū)和漏區(qū)連接起來,形成導電溝道。
用圖所示電路來分析柵源電壓UGS控制導電溝道寬窄,改變漏極電流ID 的關系:當UGS=0時,因沒有電場作用,不能形成導電溝道,這時雖然漏源間外接有ED電源,但由于漏源間被P型襯底所隔開,漏源之間存在兩個PN結,因此只能流過很小的反向電流,ID ≈0;當UGS》0并逐漸增加到VT 時,反型層開始形成,漏源之間被N溝道連成一體。
這時在正的漏源電壓UDS作用下;N溝道內的多子(電子)產(chǎn)生漂移運動,從源極流向漏極,形成漏極電流ID。顯然,UGS愈高,電場愈強,表面感應出的電子愈多,N型溝道愈寬溝道電阻愈小,ID愈大。
如何防止絕緣柵型場效應管擊穿
由于絕緣柵場效應管的輸入阻抗非常高,這本來是它的優(yōu)點,但在使用上卻帶來新的問題。
由于輸入阻抗高,當帶電荷物體一旦靠近柵極時,在柵極感應出來的電荷就很難通過這個電阻泄放掉,電荷的累積造成了電壓的升高,尤其是在極間電容比較小的情況本下,少量的電荷就會產(chǎn)生較高的電壓,以至管子還沒使用或者在焊接時就已經(jīng)擊穿或者出現(xiàn)指標下降的現(xiàn)象,特別是MOS管,其絕緣層很薄,更易擊穿損壞。
為了避免出現(xiàn)這樣的事故,關鍵在于避免柵極懸空,也就是在柵源兩極之間必須保持直流通路。通常是在柵源兩極之間接一個電阻(100K以內),使累積電荷不致過多,或者接一個穩(wěn)壓管,使電壓不致超過某一數(shù)值。
在保存時應使3個電極短路,并放在屏蔽的金屬盒內;把管子焊到電路上或取下來時,也應該先將各個電極短路;安裝測試時所用的烙鐵儀器等要有良好的接地,最好拔掉電烙鐵的電源再進行焊接。
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