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          什么是SOA(Safety Operation Area)失效

          發布時間:2022-04-02 來源:羅姆 責任編輯:wenwei

          【導讀】SOA是“Safety Operation Area”的縮寫,意為“安全工作區”。要想安全使用MOSFET,就需要在SOA范圍內使用MOSFET,超過這個范圍就有可能造成損壞。在SOA范圍之外工作時造成的損壞稱為“SOA失效”。


          MOSFET的失效機理


          本文的關鍵要點


          ?SOA是“Safety Operation Area”的縮寫,意為“安全工作區”。

          ?需要在SOA范圍內使用MOSFET等產品。

          ?有五個SOA的制約要素,不滿足其中任何一個要素的要求都有可能會造成失效。


          什么是SOA(Safety Operation Area)?


          SOA是“Safety Operation Area”的縮寫,意為“安全工作區”。要想安全使用MOSFET,就需要在SOA范圍內使用MOSFET,超過這個范圍就有可能造成損壞。在SOA范圍之外工作時造成的損壞稱為“SOA失效”。例如,SJ MOSFET(Super Junction MOSFET)R6024KNX的SOA如下所示:


          6.png

          SJ MOSFET R6024KNX的SOA


          SOA由縱軸上的漏極電流ID和橫軸上的漏源電壓VDS來表示。也就是說,VDS、ID及它們的乘積(功率損耗PD)、以及二次擊穿區決定了MOSFET的安全工作范圍。另外,施加功率的脈沖寬度PW也是決定SOA的重要因素。SOA劃分為圖中所示的(1)~(5)個區域。


          SOA的區域劃分、限制以及與失效之間的關系


          下面介紹一下圖中的區域(1)~(5)。


          區域(1):漏極電流ID受MOSFET的導通電阻RDS(ON)限制的區域


          是指即使施加的VDS小于絕對最大額定值,ID也會受到RDS(ON)限制的區域。根據歐姆定律I=V/R,ID只能流到紅線位置?! ?/p>

          ※圖中的區域是VGS=10V時的示例


          區域(2):由施加脈沖時漏極電流的絕對最大額定值IDP決定的區域


          (2)的綠線是規格書中規定的IDP的絕對最大額定值。當然,絕對最大額定值是絕對不能超過的,因此當IDP超過該值時是無法使用的。如果在超過該值的范圍(電流值)使用,由于超出了保證的工作范圍,因此可能會造成損壞。


          區域(3):熱限制區域


          這是由MOSFET的容許損耗PD決定的區域。受施加功率的脈沖寬度PW和瞬態熱阻的限制。只要在該范圍內,Tj通常不會超過絕對最大額定值TjMAX,因此可以安全使用。但是請注意,該線會因環境溫度、MOSFET的實際安裝條件和散熱條件等因素而異。此外,作為開關使用MOSFET時,可能會瞬間被施加高電壓和大電流,因此即使在開關的瞬態狀態下也必須注意不要超過區域(3)的限制。


          區域(4):二次擊穿區域


          當在施加高電壓的狀態下流過電流時,元器件內部的局部可能會流過大電流并造成損壞,這稱為“二次擊穿”。這條線是用來防止造成二次擊穿狀態的限制線。與區域(3)的熱限制區域一樣,二次擊穿區域也受環境溫度等因素的影響。


          區域(5):由MOSFET漏源電壓的絕對最大額定值VDSS決定的區域


          這是規格書中規定的受VDSS限制的區域,如果超過這個區域,就可能發生擊穿并造成損壞。需要注意的是,由反激電壓和寄生電感引起的電壓變化,可能會瞬間超過該限制。



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