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  6. MOS管輸入電阻很高,遇到靜電為什么就不行了
    • 發布時間:2024-12-26 19:24:54
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    MOS管輸入電阻很高,遇到靜電為什么就不行了
    先來簡單了解MOS管的輸入電阻和靜電擊穿
    輸入電阻
    指的是在柵源之間,當柵極電壓變化時,源極電流的變化率。MOS管的輸入電阻通常很高,具有很高的絕緣性能,這意味著只有極小的漏電流通過柵極。不過這種高電阻可以減小控制電路的功耗,讓它可以作為信號放大器的輸入級以及開關使用。
    靜電擊穿
    由于靜電的積累導致電壓超過了原本MOS的絕緣能力,導致電流突然增大的現象。
    一般靜電擊穿有兩種:
    一是電壓型,即柵極的薄氧化層發生擊穿,形成針孔,使柵極和源極間短路,或者使柵極和漏極間短路;
    二是功率型,即金屬化薄膜鋁條被熔斷,造成柵極開路或者是源極開路。
    那么,回到問題本身,為什么MOS管的輸入電阻很高,但是一遇到靜電就不行了?
    MOS管的輸入電阻很高,某種程度上也意味著它對輸入信號的電流是非常敏感的。
    我們知道MOS管是一個ESD敏感器件,由于本身的高輸入電阻再加上柵-源極間的電容非常小,導致它極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,當靜電或外界電磁場作用于MOS管時,就會在極間電容上形成電荷,導致極間電容的電壓升高。
    由于輸入電阻很高,這些電荷無法通過輸入端得到很好地泄漏,于是電壓在極間電容上積累,可能會引起靜電擊穿甚至有損壞MOS管的風險。
    上面我們有提到一個點,也就是MOS管的工作環境,在靜電場較強的環境中,空氣中的離子和電荷會較多,從而增大了增加靜電的積累和放電的可能性,也就進一步增加了MOS管受到靜電損壞的風險。
    為了保護MOS管免受靜電損壞,可以采取以下措施:
    1.MOS管的柵極接地:柵極接到一個固定的電位,避免其懸空;
    2.并聯電阻:并聯一個電阻在Vgs之間,起到一個放電電阻,釋放電荷的作用;
    3. 放置穩壓二極管:在Vgs之間放置穩壓二極管,受外部靜電或或引起高壓損壞的可能性。
    此外,器件本身的性能也是十分重要的。 靜電放電產生的短時大電流,其脈沖時間常數遠小于器件散熱的時間常數。因此,當這樣的電流通過面積較小的pn結或者肖特基結時,就會瞬間產生高功率密度,導致局部過熱,甚至可能局部結溫升高超過材料的原本的溫度,導致結區局部或多處熔化,引發pn結短路,隨后器件完全失效。
    這種失效的發生與否,主要取決于器件內部區域的功率密度,功率密度越小,器件越不容易受損。因此,選擇功率密度小和防靜電效果比較好的優質MOS管器件更有利于防止擊穿的風險。
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