MOS管输入电阻很高,为什么一遇到静电就不行了

VBsemi微碧半导体 2023-11-22 10:31:45

先来简单了解MOS管的输入电阻和静电击穿

输入电阻

指的是在栅源之间,当栅极电压变化时,源极电流的变化率。MOS管的输入电阻通常很高,具有很高的绝缘性能,这意味着只有极小的漏电流通过栅极。不过这种高电阻可以减小控制电路的功耗,让它可以作为信号放大器的输入级以及开关使用。

静电击穿

由于静电的积累导致电压超过了原本MOS的绝缘能力,导致电流突然增大的现象。

一般静电击穿有两种:

一是电压型,即栅极的薄氧化层发生击穿,形成针孔,使栅极和源极间短路,或者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,造成栅极开路或者是源极开路。

那么,回到问题本身,为什么MOS管的输入电阻很高,但是一遇到静电就不行了?

MOS管的输入电阻很高,某种程度上也意味着它对输入信号的电流是非常敏感的。

我们知道MOS管是一个ESD敏感器件,由于本身的高输入电阻再加上栅-源极间的电容非常小,导致它极易受外界电磁场或静电的感应而带电,当静电或外界电磁场作用于MOS管时,就会在极间电容上形成电荷,导致极间电容的电压升高。

由于输入电阻很高,这些电荷无法通过输入端得到很好地泄漏,于是电压在极间电容上积累,可能会引起静电击穿甚至有损坏MOS管的风险。

上面我们有提到一个点,也就是MOS管的工作环境,在静电场较强的环境中,空气中的离子和电荷会较多,从而增大了增加静电的积累和放电的可能性,也就进一步增加了MOS管受到静电损坏的风险。

为了保护MOS管免受静电损坏,可以采取以下措施:

MOS管的栅极接地:栅极接到一个固定的电位,避免其悬空;

并联电阻:并联一个电阻在Vgs之间,起到一个放电电阻,释放电荷的作用;

3. 放置稳压二极管:在Vgs之间放置稳压二极管,受外部静电或或引起高压损坏的可能性。

此外,器件本身的性能也是十分重要的。 静电放电产生的短时大电流,其脉冲时间常数远小于器件散热的时间常数。因此,当这样的电流通过面积较小的pn结或者肖特基结时,就会瞬间产生高功率密度,导致局部过热,甚至可能局部结温升高超过材料的原本的温度,导致结区局部或多处熔化,引发pn结短路,随后器件完全失效。

这种失效的发生与否,主要取决于器件内部区域的功率密度,功率密度越小,器件越不容易受损。因此,选择功率密度小和防静电效果比较好的优质MOS管器件更有利于防止击穿的风险。

在这里我们推荐微碧VBsemi的MOS管,它能更好地防止器件应用时遇到的静电击穿问题,有效减少器件损坏的风险。

微碧VBsmei的MOS管优点:

低功耗:静态功耗较低,适合用于需要长时间运行的电路;

高速度:开关速度非常快,能够满足高速电路的需求;

可控性强:MOS管的漏极电流能够通过调节栅极电压来控制,具备很好的可控性;

高稳定性:MOS管的栅氧化物层具备良好的电气性能,有着较高的稳定性和可靠性。

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