MOSFET静电失效
MOSFET失效原因深度分析，附：失效预防措施
MOSFET失效原因深度分析，附：失效预防措施作为开关电源工程师，会经常碰到电源板上MOSFET无法正常工作，首先，要正确测试判断MOSFET是否失效，然后关键是要找到失效背后的原因，并避免再犯同样的错误，本文整理了常见的MOSFET 失效的几大原因，以及如何避免失效的具体措施。
用万用表简单检测MOS管是否完好测试MOS好坏用指针式万用表方便点，测试时选择欧姆R×10K 档，这时电压可达10.5V，红笔是负电位，黑笔是正电位。
测试步骤：MOS管的检测主要是判断MOS管漏电、短路、断路、放大。
其步骤如下：1、把红笔接到MOS的源极S上，黑笔接到MOS管的漏极上，好的表针指示应该是无穷大。
如果有阻值没被测MOS管有漏电现象。
2、用一只100KΩ－200KΩ的电阻连在栅极和源极上，然后把红笔接到MOS的源极S上，黑笔接到MOS管的漏极上，这时表针指示的值一般是0，这时是下电荷通过这个电阻对MOS管的栅极充电，产生栅极电场，由于电场产生导致导电沟道致使漏极和源极导通，故万用表指针偏转，偏转的角度大，放电性越好。
3、把连接栅极和源极的电阻移开，万用表红黑笔不变，如果移开电阻后表针慢慢逐步退回到高阻或无穷大，则MOS管漏电，不变则完好。
4、然后一根导线把MOS管的栅极和源极连接起来，如果指针立即返回无穷大，则MOS完好。
----------------------------MOSFET失效的六大原因1：雪崩失效（电压失效），也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压，并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。
2：SOA失效（电流失效），既超出MOSFET安全工作区引起失效，分为Id超出器件规格失效以及Id过大，损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。
3：体二极管失效：在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中，由于体二极管遭受破坏而导致的失效。
4：谐振失效：在并联使用的过程中，栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。
mosfet失效模式
mosfet失效模式MOSFET失效模式MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常见的功率开关器件，广泛应用于电子设备和电路中。
然而，由于使用环境、工作条件、电路设计等因素，MOSFET可能会出现失效的情况。
本文将探讨MOSFET的失效模式及其原因。
1. 功率失效MOSFET在工作期间会受到电流和电压的作用，如果超过了其额定值，就会导致功率失效。
这可能是由于过电压、过电流或过热等原因引起的。
过电压会导致MOSFET的击穿，破坏其绝缘层，使其失效。
过电流会导致MOSFET内部的电流密度过大，导致器件过热甚至烧毁。
2. 静电失效静电是电子设备中常见的敌人之一。
当静电放电到MOSFET时，会产生高电压冲击，导致MOSFET的栅极-源极或栅极-漏极结构受损，甚至击穿。
因此，在MOSFET的使用和维护过程中，需要注意防止静电的积累和放电。
3. 温度失效MOSFET的工作温度范围一般在-55℃到150℃之间，超出这个范围可能导致器件失效。
高温会导致MOSFET内部结构的热膨胀，可能破坏金属氧化物层或导致材料的迁移，从而影响器件的性能和可靠性。
此外，温度还会影响MOSFET的导通特性和开关速度，超过一定温度范围可能导致MOSFET无法正常工作。
4. 电压失效MOSFET的工作电压一般由其栅极-源极电压和栅极-漏极电压决定。
如果电压超过了MOSFET的额定电压，就会导致电压失效。
过高的电压可能会导致栅极-源极或栅极-漏极结构的击穿，损坏绝缘层，从而导致器件失效。
5. 电磁失效电磁干扰是指来自外部电磁场的干扰信号，可能会对MOSFET的性能和可靠性造成负面影响。
这些干扰信号可能来自电源线、电磁波辐射、电磁感应等。
电磁干扰可能导致MOSFET内部结构的损坏或电流传输的不稳定，进而导致器件失效。
为了避免MOSFET失效，可以采取以下措施：1. 使用符合规范的电源和电路设计，确保MOSFET的工作电压和电流不超过其额定值。
MOS管静电击穿失效与防御
MOS管失效與預防之靜電擊穿为什么要研究MOS管？目前在市场应用方面，MOS管的应用领域需求排名第一的是消费类电子电源适配器产品；排名第二的则是计算机主板、NB、计算机类适配器、LCD显示器等产品, 并且随着国情的发展，这类产品对MOS管的需求有要超过消费类电子电源适配器的趋势；第三则属网络通信、工业控制、汽车电子以及电力设备领域，这类领域的产品对于MOS管的需求不小，尤其是汽车电子对于MOS管的需求直追消费类电子。
在了解MOS管的静电击穿之前，先来了解一下什么是静电失效以及电子元件及产品在什么情况下会遭受静电破坏?什么是静电失效？静电失效：在秋冬季节，由于人体及设备静电而导致的器件失效。
什么是静电(Electrostatic, static electricity)？-- 静电就是静止不动的电荷-- 正负电荷在局部范围内失去平衡的结果-- 不形成回路流动,低电量,高电压什么是静电放电(Electrostatic Discharge, ESD)？-- 处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移-- 对于电子元器件来说﹐静电放电(ESD)是广义的过电应力的一种-- 高电压,大电流,短时间什么是过电应力(Electrical Over Stress, EOS)?元器件承受的电流或电压应力超过其允许的最大范围静电的基本物理特征表现为：(1)有吸引或排斥的力量；(2)有电场存在，与大地有电位差；(3)会产生放电电流。
这三种情形即ESD一般会对电子元件造成以下三种情形的影响：(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。
电子元件及产品在什么情况下会遭受静电破坏?MOS管为什么会被静电击穿？MOS管本身属于ESD敏感器件,它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,又因在静电较强的场合难于泄放电荷，容易引起静电击穿。
MOS失效的原因分析总结
MOS失效的原因分析总结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。
目前在市场应用方面，排名第一的是消费类电子电源适配器产品。
而MOS管的应用领域排名第二的是计算机主板、NB、计算机类适配器、LCD显示器等产品，随着国情的发展计算机主板、计算机类适配器、LCD显示器对MOS管的需求有要超过消费类电子电源适配器的现象了。
第三的就属网络通信、工业控制、汽车电子以及电力设备领域了，这些产品对于MOS管的需求也是很大的，特别是现在汽车电子对于MOS管的需求直追消费类电子了。
下面对MOS失效的原因总结以下六点，然后对1，2重点进行分析：1：雪崩失效（电压失效），也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压，并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。
2：SOA失效（电流失效），既超出MOSFET安全工作区引起失效，分为Id超出器件规格失效以及Id过大，损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。
3：体二极管失效：在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中，由于体二极管遭受破坏而导致的失效。
4：谐振失效：在并联使用的过程中，栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。
5：静电失效：在秋冬季节，由于人体及设备静电而导致的器件失效。
6：栅极电压失效：由于栅极遭受异常电压尖峰，而导致栅极栅氧层失效。
雪崩失效分析（电压失效）到底什么是雪崩失效呢，简单来说MOSFET在电源板上由于母线电压、变压器反射电压、漏感尖峰电压等等系统电压叠加在MOSFET漏源之间，导致的一种失效模式。
简而言之就是由于就是MOSFET漏源极的电压超过其规定电压值并达到一定的能量限度而导致的一种常见的失效模式。
MOSFET的栅极失效分析
MOSFET的栅极失效分析摘要：随着MOSFET器件尺寸的减小和栅氧化层厚度的减薄，栅极失效变得愈发显著，对MOS器件和电路可靠性的影响也愈发严重，成为限制器件及电路寿命的主要因素之一。
本文从MOSFET的设计、封装、实际应用三方面来阐述MOSFET栅极失效的原因，同时提供几点解决方法。
关键词：MOSFET;栅极失效；封装1.引言MOSFET即金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种用途广泛的电子器件.MOSFET作为电压控制型器件，具有栅极输入阻抗高,驱动功率小，电流关断能力强，开关速度快，开关损耗小等优点,在功率电源、家用电器、无间断电源（UPS）和自动系统等方面应用广泛。
然而，MOSFET的栅氧在工艺设计中,会受到漏电流、导通电阻、功率损耗等参数的限制，导致MOSFET栅氧固有的脆弱性；此外,在封装制造过程中受到静电、应力、环境等因素的影响,也会对栅氧造成损坏，导致栅极失效，必须采取相应的制造控制措施,才能有效控制不良率,提升封装成品率.2.MOSFET的栅氧层的限定栅极控制器件电流的开通和关断，多数用多晶硅材料制作而成,栅极下面就是栅氧化层，一般是SIO2,作为MOS的绝缘栅介质。
栅氧层厚度tox影响沟道电阻的大小（）Cox=εs/tox，(ε介电常数)近而影响器件的功率损耗，从上式可以看出减小栅氧层厚度可以减小沟道电阻，减小功率损耗,但栅极氧化物击穿电压有一定的工业标准，厚度越小越容易发生击穿,导致栅极越容易失效；另一方面，高的tox则会导致大的功率损耗；因此栅氧厚度根据器件设计参数得到一个经验折中范围一般是1000埃—1500埃（1 Å =0。
1nm）。
阈值电压V TH与衬底掺杂浓度和栅氧化层厚度有关，由下式可发现阈电压低的器件有可能导致栅氧层厚度低，越容易击穿。
此外,MOSFET工作当中的米勒电容Cgd引起米勒震荡造成高dv/dt,造成栅失效。
栅氧化层还会出现性能退化，其主要原因强电场使栅氧化层产生了漏电，漏电使的在氧化层中积蓄起很多电荷，导致氧化层击穿。
mosfet损坏原因
金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种常见的半导体器件，用于电子设备中的开关和放大等功能。
MOSFET可能因多种原因而损坏，以下是一些可能导致MOSFET损坏的常见原因：
1.静电放电（ESD）：静电放电可能会在MOSFET的引脚或外壳上积累电荷，当电荷积累
到一定程度时，可能导致器件击穿和损坏。
2.过电压：过大的电压可能会使MOSFET的绝缘层击穿，导致电流流过并损坏器件。
3.过电流：当过大的电流流过MOSFET时，可能会引起局部过热和损坏。
这可能是由于
过大的负载、短路等原因引起的。
4.过温：高温会导致半导体材料的性能退化，使器件性能下降甚至损坏。
5.封装问题：错误的封装、焊接不良或封装材料的质量问题可能会影响器件的性能和稳
定性，导致损坏。
6.静态电荷积累：长时间运行在某个特定电压下，会在MOSFET内部积累静电电荷，可
能导致器件损坏。
7.温度循环：反复的温度循环可能导致MOSFET内部应力和膨胀不匹配，引起损坏。
8.元件老化：长时间的工作可能会引起材料老化和性能下降，逐渐导致MOSFET失效。
9.原始制造缺陷：制造过程中的缺陷可能会导致初始器件就存在问题，长时间使用后可
能会出现故障。
10.边缘效应：在MOSFET的边缘区域，电场和电流密度可能较高，可能导致损坏。
11.不合适的工作环境：在恶劣的工作环境下，如高辐射、强电磁干扰等，MOSFET可能
会受到损害。
综上所述，MOSFET可能因多种因素导致损坏，使用者应注意合适的工作条件、适当的保护措施，以及正确的安装和操作，以延长器件的使用寿命并减少损坏的风险。
开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析
开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析功率MOSFET是一种常用于开关电源中的半导体器件，它起到了开关功率的关键作用。
然而，在特定的工作条件下，功率MOSFET也会发生损坏。
本文将对功率MOSFET的损坏模式进行分析。
功率MOSFET的损坏模式主要包括过压损坏、超温损坏、过电流损坏和静电损坏等。
首先，过压损坏是功率MOSFET最常见的损坏模式之一、当输入电压超过器件额定电压时，功率MOSFET可能会发生击穿现象，并导致永久损坏。
过压损坏通常是由于输入电压幅值过高或电压突变引起的。
为了避免过压损坏，可以采用电压稳压电路、电压限制器等电路保护措施。
其次，超温损坏也是功率MOSFET常见的损坏模式之一、当功率MOSFET长时间工作在超过其承受温度的条件下时，温度将升高导致器件内部结构变形，从而引起电性能下降或永久损坏。
超温损坏的原因主要包括功率MOSFET自身内部功率损耗过大、散热不良或环境温度过高等。
为了避免超温损坏，应根据功率MOSFET的热特性设计合理的散热系统，并控制输入功率使其在规定范围内。
此外，过电流损坏也是功率MOSFET常见的损坏模式之一、当输出电流超过功率MOSFET额定电流时，将导致器件内部的金属导线断裂或焦糊，进而导致器件永久损坏。
过电流损坏的原因主要包括负载过大、短路故障等。
为了避免过电流损坏，可以采用电流限制保护电路或过载保护电路等。
静电损坏也是功率MOSFET容易发生的损坏模式之一、静电放电会产生高压瞬态电流，这些电流可能会击穿功率MOSFET内部的绝缘层导致器件损坏。
为了避免静电损坏，通常在使用和维护功率MOSFET时需要注意防静电措施，如使用静电手环、电磁屏蔽等。
在实际设计和应用中，一般采取多种保护措施来降低功率MOSFET的损坏风险。
这些措施包括过压保护电路、超温保护电路、过电流保护电路、静电保护电路等。
通过合理选择和使用这些保护措施，可以有效地防止功率MOSFET的损坏并延长其使用寿命。
剖析MOSFET物理结构工作原理及失效
剖析MOSFET物理结构工作原理及失效MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）是一种常见的电子器件，用于控制和放大电流。
它由多个不同的区域组成，包括金属栅极、氧化物绝缘层和半导体材料。
MOSFET的物理结构包括一个P型或N型的半导体基底，上面覆盖着一个绝缘层，然后是一个金属栅极。
这个栅极可以通过施加电压来控制绝缘层下的电荷密度，从而控制电流的流动。
当栅极电压为零时，绝缘层下没有电荷，大部分的电流被阻断。
当栅极电压与基底之间施加一个正电压时，绝缘层下形成一个正电荷层，使得电流可以通过。
相反，当栅极电压与基底之间施加一个负电压时，绝缘层下形成一个负电荷层，也使得电流可以通过。
因此，通过控制栅极电压，可以控制MOSFET中的电流。
MOSFET的工作原理基于场效应，即栅极电场的作用。
当栅极电压改变时，栅极下的电场也会改变，从而改变绝缘层下的电荷密度。
这个电场的改变会影响绝缘层和半导体之间的电荷分布，进而影响电流的流动。
当栅极电压高于阈值电压时，MOSFET处于导通状态，电流可以通过。
当栅极电压低于阈值电压时，MOSFET处于截止状态，电流被阻断。
然而，MOSFET也存在一些可能的失效模式。
其中一个常见的失效是漏电流增加，即在截止状态下存在较大的漏电流。
这可能是由于绝缘层中存在缺陷或污染物导致的。
另一个常见的失效是击穿，即当栅极电压过高时，绝缘层会被击穿，导致电流突然增加，可能会损坏MOSFET。
还有一个失效是热失效，即由于过高的工作温度导致MOSFET中的电子迁移率降低，进而影响电流的流动。
此外，还有一些其他的失效模式，如电荷泵效应、硬件故障等。
总的来说，MOSFET是一种重要的电子器件，具有复杂的物理结构和工作原理。
了解其物理结构和工作原理，以及可能的失效模式，对于设计和维护电子系统都非常重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三季
201
ESD定义：
ESD称为“静电泄放”
ESD:Electrostatic Discharge
ESD是指：两个物体之间的电位差足够大 时，则一物体上的电荷会穿越中间的障碍 ，转移到低电位的物体上，这种现象称为 “静电泄放”
2
ESD失效模式的分类：
人体放电模型(HBM:Human-Body Model) 机器放电模式(MM:Machine-Model) 组件充电模式(CDM:Charged-Device Model) 电场感应模式(FIM:Field-Induced-Model) 电子枪空气放电模式(IEC)
5
案例一
在MOSFET的正方形原胞结构中，静电都是将 单个原胞击穿并烧毁；
被烧毁的原胞的位置都是随机的，这种现象是 静电释放的特点；
实验证明，对于这种原胞结构的MOSFET， HBM=300V~600V便开始失效。
6
案例一
7
8
9
10
11
12
案例二(4N65-BBG)
这是MOSFET自带“防静电二极管” 的案例，防静电二极管如图所示； 静电失效的四组照片显示，由于 “金属层”覆盖而无法观察到失效点； 去除金属层后则可以清楚看出静电击 穿现象； 静电击穿发声处于二极管的边角处， 实验证明：HBM>=2500V开始失效。
4
❖ 本集所展示的MOSFET静电失效的照片都是“人 体放电模式”(HBM)实验的结果。作为各个案例 逐一给出。
❖ 失败后的产品通过化学腐蚀方法去除环氧树脂、 芯片钝化层与金属层，将导致芯片失效的烧毁点 显现出来，在高倍光学显微镜下观察并拍照。
❖ 对失效的条件、现象、结果作文字描述。尽可能 详实的说明。
25
案例五
26
27
28
29
30
Байду номын сангаас
31
案例六
32
33
34
35
36
37
案例七
38
39
40
41
案例八
42
43
44
45
案例九
46
47
48
49
50
51
52
53
案例十一
54
55
56
57
58
59
3
MOSFET产品的“人体放电模式”(HBM)
人体在地面上走动，摩擦或者其他因素会在人体 上积累大量的静电电荷。此时，人体去触碰 MOSFET产品时，人体上的静电便会经由产品的 外引脚进入MOSFET内，再经MOSFET产品放电 到地去。
放电的过程极为短暂，仅有几百纳秒(ns)，但放 电的瞬间可达到安培级，此电流会造成MOSFET 产品瞬间损毁。
13
案例二
14
15
16
17
案例三(6N70-BBG)
静电失效的位置都发生在相同处， 即：棱角电场最大处，这个位置最 容易发生“尖端放电”的物理现象， 同样也是电场强度最大处，因此， 静电泄放失效的位置； 实验证明：HBM<=600V发生失效。
18
案例三
19
20
21
22
案例四
23
24