解析防止絕緣柵型場效應管擊穿的解決方法

如何防止絕緣柵型場效應管擊穿

防止絕緣柵型場效應管擊穿：絕緣柵場效應管的種類較多，有PMOS、NMOS和VMOS功率管等，但目前應用最多的是MOS管。MOS絕緣柵場效應管也即金屬一氧化物一半導體場效應管，通常用MOS表示，簡稱作MOS管。

它具有比結型場效應管更高的輸入阻抗（可達1012Ω以上），并且制造工藝比較簡單，使用靈活方便，非常有利于高度集成化。

絕緣柵型場效應管工作原理

絕緣柵場效應管的導電機理是，利用UGS 控制“感應電荷”的多少來改變導電溝道的寬窄，從而控制漏極電流ID。

若UGS=0時，源、漏之間不存在導電溝道的為增強型MOS管，UGS=0 時，漏、源之間存在導電溝道的為耗盡型MOS管。

圖中襯底為P型半導體，在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁，如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS，則金屬鋁與半導體之間產生一個垂直于半導體表面的電場，在這一電場作用下，P型硅表面的多數載流子-空穴受到排斥，使硅片表面產生一層缺乏載流子的薄層。

同時在電場作用下，P型半導體中的少數載流子-電子被吸引到半導體的表面，并被空穴所俘獲而形成負離子，組成不可移動的空間電荷層（稱耗盡層又叫受主離子層）。

UGS愈大，電場排斥硅表面層中的空穴愈多，則耗盡層愈寬，且UGS愈大，電場愈強；

當UGS 增大到某一柵源電壓值VT（叫臨界電壓或開啟電壓）時，則電場在排斥半導體表面層的多數載流子-空穴形成耗盡層之后，就會吸引少數載流子-電子，繼而在表面層內形成電子的積累，從而使原來為空穴占多數的P型半導體表面形成了N型薄層。

由于與P型襯底的導電類型相反，故稱為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層，把原來被PN結高阻層隔開的源區和漏區連接起來，形成導電溝道。

用圖所示電路來分析柵源電壓UGS控制導電溝道寬窄，改變漏極電流ID 的關系：當UGS=0時，因沒有電場作用，不能形成導電溝道，這時雖然漏源間外接有ED電源，但由于漏源間被P型襯底所隔開，漏源之間存在兩個PN結，因此只能流過很小的反向電流，ID ≈0；當UGS》0并逐漸增加到VT 時，反型層開始形成，漏源之間被N溝道連成一體。

這時在正的漏源電壓UDS作用下；N溝道內的多子（電子）產生漂移運動，從源極流向漏極，形成漏極電流ID。顯然，UGS愈高，電場愈強，表面感應出的電子愈多，N型溝道愈寬溝道電阻愈小，ID愈大。

如何防止絕緣柵型場效應管擊穿

由于絕緣柵場效應管的輸入阻抗非常高，這本來是它的優點，但在使用上卻帶來新的問題。

由于輸入阻抗高，當帶電荷物體一旦靠近柵極時，在柵極感應出來的電荷就很難通過這個電阻泄放掉，電荷的累積造成了電壓的升高，尤其是在極間電容比較小的情況本下，少量的電荷就會產生較高的電壓，以至管子還沒使用或者在焊接時就已經擊穿或者出現指標下降的現象，特別是MOS管，其絕緣層很薄，更易擊穿損壞。

為了避免出現這樣的事故，關鍵在于避免柵極懸空，也就是在柵源兩極之間必須保持直流通路。通常是在柵源兩極之間接一個電阻（100K以內），使累積電荷不致過多，或者接一個穩壓管，使電壓不致超過某一數值。

在保存時應使3個電極短路，并放在屏蔽的金屬盒內;把管子焊到電路上或取下來時，也應該先將各個電極短路;安裝測試時所用的烙鐵儀器等要有良好的接地，最好拔掉電烙鐵的電源再進行焊接。

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