【MOSFET失效模式】什么是dv/dt失效？-KIA MOS管

dv/dt失效是MOSFET關(guān)斷時(shí)流經(jīng)寄生電容Cds的充電電流流過(guò)基極電阻RB，使寄生雙極晶體管導(dǎo)通而引起短路從而造成失效的現(xiàn)象。

dv/dt是單位時(shí)間內(nèi)的電壓變化量，vDS的上升坡度越陡，越容易發(fā)生MOSFET的dv/dt失效問(wèn)題。

一般來(lái)說(shuō)，反向恢復(fù)特性越差，dv/dt的坡度越陡，越容易產(chǎn)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(guān)斷時(shí)流經(jīng)寄生電容Cds的瞬態(tài)充電電流流過(guò)基極電阻RB，導(dǎo)致寄生雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電位差vBE，使寄生雙極晶體管導(dǎo)通，引起短路并造成失效的現(xiàn)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(dǎo)通，從而越容易發(fā)生失效問(wèn)題。

MOSFET的dv/dt失效電流路徑示意圖（藍(lán)色部分）

此外，在逆變器電路或Totem-Pole PFC等上下橋結(jié)構(gòu)的電路中，反向恢復(fù)電流Irr會(huì)流過(guò)MOSFET。受該反向恢復(fù)電流影響的dv/dt，可能會(huì)使寄生雙極晶體管誤導(dǎo)通，這一點(diǎn)需要注意。

dv/dt失效與反向恢復(fù)特性之間的關(guān)系可以通過(guò)雙脈沖測(cè)試來(lái)確認(rèn)。

雙脈沖測(cè)試的電路簡(jiǎn)圖如下：

雙脈沖測(cè)試的電路簡(jiǎn)圖

dv/dt和反向恢復(fù)電流的仿真結(jié)果如下圖所示。設(shè)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(fù)特性不同。

圖中列出了Q1從續(xù)流工作轉(zhuǎn)換到反向恢復(fù)工作時(shí)的漏源電壓vDS和漏極電流（內(nèi)部二極管電流）ID。

雙脈沖測(cè)試的仿真結(jié)果

一般情況下，與MOSFET①相比，MOSFET③可以說(shuō)是“反向恢復(fù)特性較差（Irr和trr大）”的產(chǎn)品。從這個(gè)仿真結(jié)果可以看出，反向恢復(fù)特性越差，dv/dt的坡度就越陡峭。

這一點(diǎn)通過(guò)流經(jīng)電容器的瞬態(tài)電流通常用I=C×dv/dt來(lái)表示也可以理解。此外，在上述仿真中，Irr的斜率（di/dt）均設(shè)置為相同條件，但當(dāng)di/dt陡峭時(shí)，dv/dt也會(huì)變陡峭。

綜上所述，可以說(shuō)，在橋式電路中使用MOSFET時(shí)，反向恢復(fù)特性越差的MOSFET，發(fā)生MOSFET的dv/dt失效風(fēng)險(xiǎn)越大。

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