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《日科干货》MOS管被击穿的解决方案

日期: 2018-07-11
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mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。

  mos管定义

  双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种晶体管,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(N沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压mos管。

 N沟道mos管符号

  场效应管通过投影一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。

 MOS管被击穿的原因及解决方案如下:

  第一、MOS管本身的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,所以极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。虽然MOS输入端有抗静电的保护措施,但仍需小心对待,在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装,不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。组装、调试时,工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的静电干扰造成的损坏,如不宜穿尼龙、化纤衣服,手或工具在接触集成块前最好先接一下地。对器件引线矫直弯曲或人工焊接时,使用的设备必须良好接地。

  第二、MOS电路输入端的保护二极管,其导通时电流容限一般为1mA 在可能出现过大瞬态输入电流(超过10mA)时,应串接输入保护电阻。而129#在初期设计时没有加入保护电阻,所以这也是MOS管可能击穿的原因,而通过更换一个内部有保护电阻的MOS管应可防止此种失效的发生。还有由于保护电路吸收的瞬间能量有限,太大的瞬间信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用。所以焊接时电烙铁必须可靠接地,以防漏电击穿器件输入端,一般使用时,可断电后利用电烙铁的余热进行焊接,并先焊其接地管脚。

  静电的基本物理特征为:有吸引或排斥的力量;有电场存在,与大地有电位差;会产生放电电流。这三种情形会对电子元件造成以下影响:

  1.元件吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响元件的功能和寿命。

  2.因电场或电流破坏元件绝缘层和导体,使元件不能工作(完全破坏)。

  3.因瞬间的电场软击穿或电流产生过热,使元件受伤,虽然仍能工作,但是寿命受损。

  上述这三种情况中,如果元件完全破坏,必能在生产及品质测试中被察觉而排除,影响较少。如果元件轻微受损,在正常测试中不易被发现,在这种情形下,常会因经过多次加工,甚至已在使用时,才被发现破坏,不但检查不易,而且损失亦难以预测。静电对电子元件产生的危害不亚于严重火灾和爆炸事故的损失

  电子元件及产品在什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说:电子产品从生产到使用的全过程都遭受静电破坏的威胁。从器件制造到插件装焊、整机装联、包装运输直至产品应用,都在静电的威胁之下。在整个电子产品生产过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,静电敏感元件都可能遭受静电的影响或受到破坏,而实际上最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。在这个过程中,运输因移动容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近、工人移动频繁、车辆迅速移动等)产生静电而受到破坏,所以传送与运输过程需要特别注意,以减少损失,避免无所谓的纠纷。


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