淺析MOSFET的UIS及雪崩能量

在看到MOSFET數據表時，你一定要知道你在找什么。雖然特定的參數很顯眼，也一目了然（BVDS、RDS(ON)、柵極電荷），其它的一些參數會十分的含糊不清、模棱兩可（IDA、SOA曲線），而其它的某些參數自始至終就毫無用處（比如說：開關時間）。在這個即將開始的博文系列中，我們將試著破解FET數據表，這樣的話，讀者就能夠很輕松地找到和辨別那些對于他們的應用來說，是最常見的數據，而不會被不同的生產商為了使他們的產品看起來更吸引人而玩兒的文字游戲所糊弄。

自從20世紀80年代中期在MOSFET 數據表中廣泛使用的以來，無鉗位電感開關 (UIS) 額定值就已經被證明是一個非常有用的參數。雖然不建議在實際應用中使用FET的重復雪崩，工程師們已經學會了用這個度量標準在制定新器件開發方案時避免那些有可能導致問題的脆弱器件。在溫度范圍內具有特別薄弱UIS能力或者發生嚴重降級的器件（25°C至125°C之間大于30%）應當被禁止，因為這些器件會更容易受到故障的影響。設計人員也應該對制造商在額定值上搗鬼，夸大他們的FET雪崩能力而感到厭煩。

UIS測試由圖1中所示的測試電路執行。在FET關閉時，其上施加了一個電源電壓，然后檢查器件上是否有泄露。在FET接通時，電感器電流穩定增加。當達到所需的電流時，FET被關閉，FET上的Ldi/dt電壓擺幅在MOSFET擊穿電壓之上，從而激活了其內在的寄生雙極晶體管，并在FET上出現有效的雪崩效應。這項測試重復進行，電流逐漸增加，直到開始的泄漏測試失敗，表明器件已被損壞。

圖1—UIS測試電路

方程式E = ? LI2 計算的是FET的雪崩能量。這是測試的開始。通過改變電感器尺寸，你能夠更改受測器件上施加的應力。可以預見的是，電感器越大，損壞FET所需的UIS電流越低。然而，這個較小的電流不會被方程式（用于計算雪崩能量）中電感器增加的尺寸抵消，這樣的話，盡管電流減少了，這個值實際上是增加了。表1中說明了這個關系，其中列出了從測試中的某功率MOSFET器件中搜集的數據。

表1—雪崩能量 (EAS) 和電流 (UIS) 與電感器之間的關系

在電路中使用最小電感器時 (0.1mH)，會出現應力最大、電流最高的測試。TI使用0.1mH電感器來測試所有即將投入量產的器件，并且在FET數據表內給出與之相關的能量值。然而，由于沒有針對這個值的硬性行業標準，因此，為了使他們的器件看起來好像具有較高的雪崩能量能力，某些廠商將在他們的UIS測試中使用較大的電感器。因此，設計人員在處理雪崩額定值時要小心，并且一定要在比較不同供貨商的FET之前詢問UIS測試條件。