聊聊功率mos管为何会被烧毁？

mos控制器电路中的工作状态:开启过程(从截止到导通的过渡过程)、导通状态、关闭过程(从导通到截止的过渡过程)和截止状态。

Mos主要损失也与这些状态相对应，开关损失（开关过程和关闭过程）、导向损失、截止损失（由泄漏电流引起的忽略）和雪崩能量损失。只要这些损失被控制mos承担规范，mos即将正常工作，超出承载范围，即损坏。开关损耗往往大于导通状态损耗，因此不同mos差距可能很大。

Mos损坏的主要原因：

过流-持续大电流或瞬时超大电流引起的结温过高而烧毁；

过压-源过压击穿，源栅过压击穿；

静电-静电击穿，CMOS电路怕静电；

Mos开关原理(简要):Mos它是一种电压驱动装置，只要栅极和源级之间给出适当的电压，就形成源级和泄漏级之间的通路。该电流通路的电阻已成为mos内阻是导电阻。内阻的大小基本决定mos芯片能承受的最大导电流(当然与其他因素有关，最相关的是热阻)，内阻越小，承受的电流越大(因为热量小)。

Mos问题远没有那么简单。麻烦在于栅极和源级、源级和泄漏级。栅极和泄漏级之间有等效电容。因此，给栅极电压的过程是给电容充电的过程（电容电压不能突变），因此mos由截止到导通的开启过程受到栅极电容容的充电过程。

然而，这三个等效电容器构成串并联组合，它们相互影响，而不是独立的，如果它们是独立的，那就很简单了。

关键电容之一是栅极与漏级之间的电容Cgd，电容行业叫米勒电容。随着网极和漏级间电压的变化，电容器不是恒定的。这个米勒电容器是栅极和源电容器充电的绊脚石，因为栅极给栅-源电容器Cgs当充电到达平台时，必须给米勒电容器充电电流Cgd充电。此时，栅极和源级间电压不再升高，达到米勒平台(米勒平台是给予的Cgd充电过程)，米勒平台首先想到的麻烦是米勒振荡。(即，栅极先给Cgs到达某个平台后充电Cgd充电）。

由于此时源级和漏级间电压变化迅速，内部电容充放电相应迅速，这些电流脉冲会导致mos寄生电感具有很大的感应阻力。有电容、电感和电阻组成冲击电路（可形成两个电路），电流脉冲越强，冲击范围越大，所以最关键的问题是如何过渡米勒平台。

Gs极加电容，减慢mos有助于减少米勒的振荡。mos管烧毁。

充电过快会导致米勒剧烈震荡，但充电过慢会延长开关，增加开关损耗。Mos开启过程源级和漏级间等效电阻相当于导通内阻，从无限大电阻到小电阻(导通内阻一般低压)mos只有几毫欧姆)一个转换过程。

比如一个mos最大电流100a，电池电压96v，在开通过程中，有一瞬间(刚进入米勒平台时)mos发热功率是P=V*I(此时电流已达到最大，负载尚未运行，所有功率降落在MOS管上)，P=96*100=9600w！这时它发热功率最大，然后发热功率迅速降低直到完全导通时功率变成100*100*0.003=30w假设这个mos导通内阻3毫欧姆)，开关过程中的发热功率变化惊人。

如果打开时间慢，说明发烧从9600开始w到30w过渡的慢，mos结温会严重升高。因此，开关越慢，结温越高，容易燃烧mos。为了不烧mos，只能降低mos限流或降低电池电压。例如，限制50a或者电压下降半成488v，这样，开关的发热损耗也减少了一半，不烧管道。

这也是高压控容易烧管子原因，高压控制器和低压的只有开关损耗不一样（开关损耗和电池端电压基本成正比，假设限流一样），导通损耗完全受mos内阻决定与电池电压无关。

其实整个mos开启过程非常复杂。变量太多。简而言之，米勒不容易振动，但开关损耗大，管道加热大，理论上开关损耗低（只要能有效抑制米勒振动）。但往往米勒震荡严重(如果米勒震荡严重，可能会在米勒平台烧管)，但开关损耗大，上臂大mos更有可能引起下臂震荡mos误导，形成上下臂短路。

所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布线技能。最终就是找个平衡点（一般开通过程不超过1us）。开启损耗最简单，只和导通电阻成正比，想找大电流、低损耗、低内阻的。

▼ 下面介绍一下普通用户的实用点▼

Mos简要说明所选重要参数datasheet举例说明：

栅极电荷；Qgs, Qgd：

Qgs：

指栅极从0v当充电到相应的电流米勒平台时，总是充电(实际电流不同，平台高度不同，电流越大，平台越高，值越大)。这个阶段是给的Cgs充电(也相当于Ciss，输入电容)。

Qgd：

指整个米勒平台的总充电电荷(这叫米勒电荷)。给出这个过程Cgd（Crss，随着这个电容gd不同电压的快速变化)充电。

下面是型号stp75nf75：

我们普通75管Qgs是27nc，Qgd是47nc。结合其充电曲线。

进入平台前给Cgs充电，总电荷Qgs 27nc，平台米勒电荷Qgd 47nc。

在开关过冲中，mos主要加热区间为粗红标记阶段。Vgs开始超过阈值电压，到米勒平台结束是主要的加热范围。米勒平台结束后mos此时损失基本完全打开，基本导通损失（mos内阻越低损耗越低）。

阈值电压前，mos没有打开，几乎没有损失(只有漏电流造成的一点损失)。其中，红色拐角损失最大（Qgs充电即将结束，在米勒平台和刚进入米勒平台的过程中，发热功率最大(粗线表示)。

因此，在一定的充电电流下，红色标记区间总电荷小的管道会很快通过，因此加热区间短，总热量低。因此，理论上的选择Qgs和Qgd小的mos管道能快速穿过开关区。

导通内阻：Rds（on）；在某些情况下，这种耐压性越低越好。但不同厂家标的内阻条件不同。内阻测量值因条件而异。温度越高，内阻越大(这是硅半导体材料)mos不能改变制造工艺的特点，可以稍微改进)。因此，大电流内阻会增加(大电流下结温会显著升高)，小电流或脉冲电流会降低内阻(因为结温没有显著升高，没有热积累)。

有些管道称为典型内阻，与您使用的小电流几乎相同，而有些管道的小电流远低于典型内阻（因为其标准是大电流）。当然，这里也有制造商标记不严格的问题，不要完全相信。

所以选择标准是-寻找Qgs和Qgd小的mos管道同时符合低内阻mos管。

来自|张飞电子|芯片之家