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          什么是dV/dt失效

          發布時間:2022-09-22 來源:羅姆半導體 責任編輯:wenwei

          【導讀】如下圖(2)所示,dV/dt失效是由于MOSFET關斷時流經寄生電容Cds的瞬態充電電流流過基極電阻RB,導致寄生雙極晶體管的基極和發射極之間產生電位差VBE,使寄生雙極晶體管導通,引起短路并造成失效的現象。通常,dV/dt越大(越陡),VBE的電位差就越大,寄生雙極晶體管越容易導通,從而越容易發生失效問題。


          本文的關鍵要點


          ?dV/dt失效是MOSFET關斷時流經寄生電容Cds的充電電流流過基極電阻RB,使寄生雙極晶體管導通而引起短路從而造成失效的現象。

          ?dV/dt是單位時間內的電壓變化量,VDS的上升坡度越陡,越容易發生MOSFET的dV/dt失效問題。

          ?一般來說,反向恢復特性越差,dV/dt的坡度越陡,越容易產生MOSFET的dV/dt失效。


          什么是dV/dt失效


          如下圖(2)所示,dV/dt失效是由于MOSFET關斷時流經寄生電容Cds的瞬態充電電流流過基極電阻RB,導致寄生雙極晶體管的基極和發射極之間產生電位差VBE,使寄生雙極晶體管導通,引起短路并造成失效的現象。通常,dV/dt越大(越陡),VBE的電位差就越大,寄生雙極晶體管越容易導通,從而越容易發生失效問題。


          19.png

          MOSFET的dV/dt失效電流路徑示意圖(藍色部分)


          此外,在逆變器電路或Totem-Pole PFC等上下橋結構的電路中,反向恢復電流Irr會流過MOSFET。受該反向恢復電流影響的dV/dt,可能會使寄生雙極晶體管誤導通,這一點需要注意。dV/dt失效與反向恢復特性之間的關系可以通過雙脈沖測試來確認。雙脈沖測試的電路簡圖如下:


          20.png

          雙脈沖測試的電路簡圖


          關于在雙脈沖測試中的詳細情況,請參考R課堂基礎知識 評估篇中的“通過雙脈沖測試評估MOSFET的反向恢復特性”。


          dV/dt和反向恢復電流的仿真結果如下圖所示。設MOSFET①~③的柵極電阻RG和電源電壓VDD等電路條件相同,僅反向恢復特性不同。圖中列出了Q1從續流工作轉換到反向恢復工作時的漏源電壓VDS和漏極電流(內部二極管電流)ID。


          1662105712965435.png

          雙脈沖測試的仿真結果


          一般情況下,與MOSFET①相比,MOSFET③可以說是“反向恢復特性較差(Irr和trr大)”的產品。從這個仿真結果可以看出,反向恢復特性越差,dV/dt的坡度就越陡峭。這一點通過流經電容器的瞬態電流通常用I=C×dV/dt來表示也可以理解。此外,在上述仿真中,Irr的斜率(di/dt)均設置為相同條件,但當di/dt陡峭時,dV/dt也會變陡峭。


          綜上所述,可以說,在橋式電路中使用MOSFET時,反向恢復特性越差的MOSFET,發生MOSFET的dV/dt失效風險越大。


          來源:羅姆半導體



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