MOS管誤導(dǎo)通,防止MOS管誤導(dǎo)通方法-KIA MOS管

MOS管誤導(dǎo)通原因

當(dāng)MOS管從導(dǎo)通狀態(tài)突然切換到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，源極和漏極之間會(huì)產(chǎn)生陡峭的dVDS/dt，產(chǎn)生的電流通過米勒電容耦合到柵極，導(dǎo)致柵極電壓升高，產(chǎn)生電壓尖峰。如果這個(gè)電壓尖峰超過MOS管的開通閾值，MOSFET就會(huì)被誤開通，導(dǎo)致電路直通甚至損壞。

MOS管的誤導(dǎo)通和柵極擊穿損壞

MOS管的柵漏寄生電容（也叫米勒電容）會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)MOS管自開通現(xiàn)象。導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通和柵極擊穿損壞的原因是什么呢？

如下圖所示，當(dāng)MOS管從導(dǎo)通狀態(tài)突然切換到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，MOS管的源極和漏極之間會(huì)產(chǎn)生陡峭的dVDS/dt。產(chǎn)生的電流經(jīng)米勒電容耦合到柵極，導(dǎo)致在柵極電阻中產(chǎn)生電壓降，從而提高柵極電壓，產(chǎn)生較大的電壓尖峰。產(chǎn)生的電流為：i=Cgd·dVDS/dt。

當(dāng)i·Rg＞Vgs(th)時(shí)，MOS管就會(huì)發(fā)生自導(dǎo)通，對(duì)于MOS管構(gòu)成的H橋電路來說，這種自導(dǎo)通會(huì)帶來上管和下管同時(shí)導(dǎo)通的情況發(fā)生，可能損壞一個(gè)或者兩個(gè)MOS管。當(dāng)柵極的尖峰電壓超過柵源之間允許的最大電壓時(shí)，會(huì)擊穿MOS管的柵極氧化層，導(dǎo)致?lián)p壞。

MOS管誤導(dǎo)通,防止

如何防止MOS管的誤導(dǎo)通和柵極擊穿損壞？

1.選擇合適的柵極串聯(lián)電阻。

MOS管的柵極一般都會(huì)接一個(gè)電阻，那么這個(gè)柵極串聯(lián)電阻有什么作用呢？

第一個(gè)作用就是可以限制驅(qū)動(dòng)電流，防止瞬間驅(qū)動(dòng)電流過大導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)能力不足或者損壞。MOS管的開啟可以看成是對(duì)Cgs和Cgd的充電過程，充電瞬間電容相當(dāng)于短路，電流非常大，驅(qū)動(dòng)芯片瞬間可能無法提供這么大的電流或者因?yàn)殡娏鬟^大而損壞，所以串接一個(gè)電阻起限流和保護(hù)作用。

第二個(gè)作用就是解決上面提到的問題-防止MOS管的誤導(dǎo)通和柵極擊穿損壞。增大MOS管的柵極串聯(lián)電阻可以減小開關(guān)的導(dǎo)通速度，從而減小dVDS/dt，進(jìn)而減小柵極的尖峰電壓，達(dá)到防止MOS管的誤導(dǎo)通和柵極氧化層擊穿損壞的目的。

但MOS管的柵極電阻過大，會(huì)降低開關(guān)速度，導(dǎo)致功率損耗增加，引發(fā)潛在的發(fā)熱問題。相反，較小的柵極串聯(lián)電阻會(huì)提高開關(guān)速度，容易引發(fā)電壓尖峰。因此對(duì)于柵極電阻的選擇要均衡考慮開關(guān)速度和尖峰電壓的影響。

2.串聯(lián)合適的柵源電容。

在柵極和源極之間插入一個(gè)電容，這個(gè)電容會(huì)吸收因dVDS/dt而產(chǎn)生的柵漏電流，從而防止MOS管的誤導(dǎo)通和柵極擊穿損壞。

3.可以在柵源之間并聯(lián)一個(gè)TVS二極管（瞬態(tài)電壓抑制二極管），但需要選擇合適的鉗位電壓（Vc）。

TVS二極管是一種抑制過電壓的保護(hù)元件，TVS二極管一般反向并聯(lián)與被保護(hù)元件兩端，正常工作時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不影響電路的正常工作；但當(dāng)電路中有瞬間的高電壓沖擊時(shí)，二極管能夠迅速反向擊穿導(dǎo)通（導(dǎo)通時(shí)間大多為P秒級(jí)），將被保護(hù)元件兩端的電壓鉗位在一個(gè)較低的水平，從而使被保護(hù)元件免于損壞。

TVS二極管保護(hù)元件的原理如下圖所示：

MOS管誤導(dǎo)通,防止