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终于解开器件发热导致的MOS管损坏之谜了

作者:未知 发布日期:2019-12-18

MOS 管作为半导体领域最基础的器件之一,无论是在 IC 设计里,还是板级电路应用上,都十分广泛,尤其在大功率半导体领域。然而大功率逆变器MOS管,工作的时候,发热量非常大,如果MOS管散热效果不好,温度过高就可能导致MOS管的烧毁,进而可能导致整个电路板的损毁。

MOS管发热原因

由超出安全区域引起发热而导致的。发热的原因分为直流功率和瞬态功率两种。

直流功率原因:外加直流功率而导致的损耗引起的发热

导通电阻RDS(on)损耗(高温时RDS(on)增大,导致一定电流下,功耗增加)由漏电流IDSS引起的损耗(和其他损耗相比极小)瞬态功率原因:外加单触发脉冲负载短路开关损耗(接通、断开) *(与温度和工作频率是相关的)内置二极管的trr损耗(上下桥臂短路损耗)(与温度和工作频率是相关的)器件正常运行时不发生的负载短路等引起的过电流,造成瞬时局部发热而导致破坏。另外,由于热量不相配或开关频率太高使芯片不能正常散热时,持续的发热使温度超出沟道温度导致热击穿的破坏。

许多mos管具有结温过高?;?,所谓结温就是金属氧化膜下面的沟道区域温度,一般是150摄氏度。超过此温度,mos管不可能导通。温度下降就恢复。

避免MOS因为器件发热而造成的损坏,需要做好足够的散热设计。若通过增加散热器和电路板的长度来供所有MOS管散热,这样就会增加机箱的体积,同时这种散热结构,风量发散,散热效果不好。有些大功率逆变器MOS管会安装通风纸来散热,但安装很麻烦。 所以MOS管对散热的要求很高,散热条件分为最低和最高,即在运行中的散热情况的上下浮动范围。一般在选购的时候通常采用最差的散热条件为标准,这样在使用的时候就可以留出最大的安全余量,即使在高温中也能确保系统的正常运行。

做好MOS管的热设计,需要足够的散热片以及导热绝缘硅胶垫片才能实现。mos散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置,多由铝合金,黄铜或青铜做成板状,片状,多片状等,如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片,电视机中电源管,行管,功放器中的功放管都要使用散热片

通常采用散热片加导热绝缘硅胶的设计直接接触散热,如果MOS管外壳不能接地,可以采用绝缘垫片隔离后再用导热硅脂散热。也可以选用硅胶片覆盖MOS管,除了散热还可以起到防止电损的作用。整个散热体系能使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上,再经散热片散发到周围空气中去,使得器件的稳定性得到保障。
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