如何確保MOS管工作在安全區

　　電源工程師最怕什么?炸機!用著(zhù)用著(zhù)就壞了，莫名其妙MOS管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪里出問(wèn)題了呢?這一切都和SOA相關(guān)。

　　我們知道開(kāi)關(guān)電源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易燒壞的器件。開(kāi)關(guān)器件長(cháng)期工作于高電壓大電流狀態(tài)，承受著(zhù)很大的功耗，一但過(guò)壓或過(guò)流就會(huì )導致功耗大增，晶圓結溫急劇上升，如果散熱不及時(shí)，就會(huì )導致器件損壞，甚至可能會(huì )伴隨爆炸，非常危險。這里就衍生一個(gè)概念，安全工作區。

　　一、什么是安全工作區?

　　安全工作區：SOA(Safe operating area)是由一系列(電壓，電流)坐標點(diǎn)形成的一個(gè)二維區域，開(kāi)關(guān)器件正常工作時(shí)的電壓和電流都不會(huì )超過(guò)該區域。簡(jiǎn)單的講，只要器件工作在SOA區域內就是安全的，超過(guò)這個(gè)區域就存在危險。

　　二、SOA具體如何應用和測試呢?

　　開(kāi)關(guān)器件的各項參數在數據手冊中都會(huì )明確標注，這里我們先來(lái)解讀兩個(gè)參數：

　　lVDS(Drain-source voltage)：漏源電壓標稱(chēng)值，反應的是漏源極能承受的最大的電壓值;

　　lIDM(Drain current(pulsed))：漏源最大單脈沖電流(非重復脈沖)，反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。

　　圖1 開(kāi)關(guān)器件參數表

　　器件手冊一般都會(huì )提供SOA(Safe operating area)數據圖表，主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關(guān)，通過(guò)IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個(gè)工作區域，稱(chēng)為安全工作區，如下圖所示。安全工作區可以避免管子因結溫過(guò)高而損壞。

　　圖2 器件手冊SOA曲線(xiàn)圖

　　示波器的測試應用非常簡(jiǎn)單，使用電壓、電流探頭正常測試開(kāi)關(guān)管的VDS和IDM，并打開(kāi)SOA分析功能，對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域，就說(shuō)明器件超額工作，存在危險。

　　三、示波器的SOA分析功能有哪些作用?

　　l支持連續測試，并統計通過(guò)及失敗的總數次，該模式可用于連續烤機測試;

　　l支持觸碰(波形超出安全區域)停止、自動(dòng)截圖、聲音提示操作;

　　l安全工作區可通過(guò)電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。

　　圖3 示波器SOA測試波形圖

　　四、總結

　　開(kāi)關(guān)器件的安全工作區是一項非常重要的參數，通過(guò)示波器的SOA分析功能，可以快速有效的確定器件的工作是否安全，確保產(chǎn)品安全可靠。