如何处理MOS管小电流发热？
mosfet的击穿有哪几种？
source、drain、gate
场效应管的三极：源级s、漏级d、栅级g
（这里不讲栅极gox击穿了啊，只针对漏极电压击穿）
先讲测试条件，都是源栅衬底都是接地，然后扫描漏极电压，直至drain端电流达到1ua。所以从器件结构上看，它的漏电通道有三条：drain到source、drain到bulk、drain到gate。
1、 drain-》source穿通击穿：
这个主要是drain加反偏电压后，使得drain/bulk的pn结耗尽区延展，当耗尽区碰到source的时候，那源漏之间就不需要开启就形成了 通路，所以叫做穿通（punch through）。那如何防止穿通呢？这就要回到二极管反偏特性了，耗尽区宽度除了与电压有关，还与两边的掺杂浓度有关，浓度越高可以抑制耗尽区宽度延展，所以flow里面有个防穿通注入（apt：anti punch through），记住它要打和well同type的specis。当然实际遇到wat的bv跑了而且确定是从source端走了，可能还要看是否 polycd或者spacer宽度，或者ldd_imp问题了，那如何排除呢？这就要看你是否nmos和pmos都跑了？poly cd可以通过poly相关的wat来验证。对吧？
对于穿通击穿，有以下一些特征：
（1）穿通击穿的击穿点软，击穿过程中，电流有逐步增大的特征，这是因为耗尽层扩展较宽，产生电流较大。另一方面，耗尽层展宽大容易发生dibl效应，使源衬底结正偏出现电流逐步增大的特征。
（2）穿通击穿的软击穿点发生在源漏的耗尽层相接时，此时源端的载流子注入到耗尽层中，被耗尽层中的电场加速达到漏端，因此，穿通击穿的电流也有急剧增大点，这个电流的急剧增大和雪崩击穿时电流急剧增大不同，这时的电流相当于源衬底pn结正向导通时的电流，而雪崩击穿时的电流主要为pn结反向击穿时的雪崩电流，如不作限流，雪崩击穿的电流要大。
（3）穿通击穿一般不会出现破坏性击穿。因为穿通击穿场强没有达到雪崩击穿的场强，不会产生大量电子空穴对。
（4）穿通击穿一般发生在沟道体内，沟道表面不容易发生穿通，这主要是由于沟道注入使表面浓度比浓度大造成，所以，对nmos管一般都有防穿通注入。
（5）一般的，鸟嘴边缘的浓度比沟道中间浓度大，所以穿通击穿一般发生在沟道中间。
（6）多晶栅长度对穿通击穿是有影响的，随着栅长度增加，击穿增大。而对雪崩击穿，严格来说也有影响，但是没有那么显著。
2、 drain-》bulk雪崩击穿
这就单纯是pn结雪崩击穿了（avalanche breakdown），主要是漏极反偏电压下使得pn结耗尽区展宽，则反偏电场加在了pn结反偏上面，使得电子加速撞击晶格产生新的电子空穴对 （electron-hole pair），然后电子继续撞击，如此雪崩倍增下去导致击穿，所以这种击穿的电流几乎快速增大，i-v curve几乎垂直上去，很容烧毁的。（这点和源漏穿通击穿不一样）
那如何改善这个junction bv呢？所以主要还是从pn结本身特性讲起，肯定要降低耗尽区电场，防止碰撞产生电子空穴对，降低电压肯定不行，那就只能增加耗尽区宽度了，所以要改变 doping profile了，这就是为什么突变结（abrupt junction）的击穿电压比缓变结（graded junction）的低。这就是学以致用，别人云亦云啊。
当然除了doping profile，还有就是doping浓度，浓度越大，耗尽区宽度越窄，所以电场强度越强，那肯定就降低击穿电压了。而且还有个规律是击穿电压通常是由低 浓度的那边浓度影响更大，因为那边的耗尽区宽度大。公式是bv=k*（1/na+1/nb），从公式里也可以看出na和nb浓度如果差10倍，几乎其中一 个就可以忽略了。
那实际的process如果发现bv变小，并且确认是从junction走的，那好好查查你的source/drain implant了
3、 drain-》gate击穿
这个主要是drain和gate之间的overlap导致的栅极氧化层击穿，这个有点类似gox击穿了，当然它更像 poly finger的gox击穿了，所以他可能更care poly profile以及sidewall damage了。当然这个overlap还有个问题就是gidl，这个也会贡献leakage使得bv降低。
上面讲的就是mosfet的击穿的三个通道，通常bv的case以前两种居多。
上面讲的都是off-state下的击穿，也就是gate为0v的时候，但是有的时候gate开启下drain加电压过高也会导致击穿的，我们称之为 on-state击穿。这种情况尤其喜欢发生在gate较低电压时，或者管子刚刚开启时，而且几乎都是nmos。所以我们通常wat也会测试bvon。
如何处理mos管小电流发热严重情况？
mos管，做电源设计，或者做驱动方面的电路，难免要用到mos管。mos管有很多种类，也有很多作用。做电源或者驱动的使用，当然就是用它的开关作用。
无论n型或者p型mos管，其工作原理本质是一样的。mos管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。mos管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性，不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应，因此在开关应用中，mos管的开关速度应该比三极管快。
我们经常看mos管的pdf参数，mos管制造商采用rds（on）参数来定义导通阻抗，对开关应用来说，rds（on）也是最重要的器件特性。数据手册定义rds（on）与栅极（或驱动）电压vgs以及流经开关的电流有关，但对于充分的栅极驱动，rds（on）是一个相对静态参数。一直处于导通的mos管很容易发热。另外，慢慢升高的结温也会导致rds（on）的增加。mos管数据手册规定了热阻抗参数，其定义为mos管封装的半导体结散热能力。rθjc的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。
mos管小电流发热的原因：
1、电路设计的问题：就是让mos管工作在线性的工作状态，而不是在开关状态。这也是导致mos管发热的一个原因。如果n-mos做开关，g级电压要比电源高几v，才能完全导通，p-mos则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗，等效直流阻抗比较大，压降增大，所以u*i也增大，损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。
2、频率太高：主要是有时过分追求体积，导致频率提高，mos管上的损耗增大了，所以发热也加大了。
3、没有做好足够的散热设计：电流太高，mos管标称的电流值，一般需要良好的散热才能达到。所以id小于最大电流，也可能发热严重，需要足够的辅助散热片。
4、mos管的选型有误：对功率判断有误，mos管内阻没有充分考虑，导致开关阻抗增大。
mos管小电流发热严重怎么解决：
1、做好mos管的散热设计，添加足够多的辅助散热片。
2、贴散热胶。
mos管为什么可以防止电源反接？
电源反接，会给电路造成损坏，不过，电源反接是不可避免的。所以，我们就需要给电路中加入保护电路，达到即使接反电源，也不会损坏的目的。
一般可以使用在电源的正极串入一个二极管解决，不过，由于二极管有压降，会给电路造成不必要的损耗，尤其是电池供电场合，本来电池电压就3.7v，你就用二极管降了0.6v，使得电池使用时间大减。
mos管防反接，好处就是压降小，小到几乎可以忽略不计。现在的mos管可以做到几个毫欧的内阻，假设是6.5毫欧，通过的电流为1a（这个电流已经很大了），在他上面的压降只有6.5毫伏。
由于mos管越来越便宜，所以人们逐渐开始使用mos管防电源反接了。
① nmos管防止电源反接电路：
正确连接时：刚上电，mos管的寄生二极管导通，所以s的电位大概就是0.6v，而g极的电位，是vbat，vbat-0.6v大于ugs的阀值开启电压，mos管的ds就会导通，由于内阻很小，所以就把寄生二极管短路了，压降几乎为0。
电源接反时：ugs=0，mos管不会导通，和负载的回路就是断的，从而保证电路安全。
② pmos管防止电源反接电路：
正确连接时：刚上电，mos管的寄生二极管导通，电源与负载形成回路，所以s极电位就是vbat-0.6v，而g极电位是0v，pmos管导通，从d流向s的电流把二极管短路。
电源接反时：g极是高电平，pmos管不导通。保护电路安全。
连接技巧
nmos管ds串到负极，pmos管ds串到正极，让寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向。
感觉ds流向是“反”的？
仔细的朋友会发现，防反接电路中，ds的电流流向，和我们平时使用的电流方向是反的。
为什么要接成反的？
利用寄生二极管的导通作用，在刚上电时，使得ugs满足阀值要求。
为什么可以接成反的？
如果是三极管，npn的电流方向只能是c到e，pnp的电流方向只能是e到c。不过，mos管的d和s是可以互换的。这也是三极管和mos管的区别之一。
mos管功率损耗测量
mosfet/igbt的开关损耗测试是电源调试中非常关键的环节，但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算的感性认知上，pfc mosfet的开关损耗更是只能依据口口相传的经验反复摸索，那么该如何量化评估呢?
1、功率损耗的原理图和实测图
一般来说，开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而关闭状态的损耗很小几乎为0，可以忽略不计。
实际的测量波形图一般如图 2所示：
2、mosfet和pfc mosfet的测试区别
对于普通mos管来说，不同周期的电压和电流波形几乎完全相同，因此整体功率损耗只需要任意测量一个周期即可。但对于pfc mos管来说，不同周期的电压和电流波形都不相同，因此功率损耗的准确评估依赖较长时间(一般大于10ms)，较高采样率(推荐1g采样率)的波形捕获，此时需要的存储深度推荐在10m以上，并且要求所有原始数据(不能抽样)都要参与功率损耗计算，实测截图如图 3所示。
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1、 drain-》source穿通击穿：
这个主要是drain加反偏电压后，使得drain/bulk的pn结耗尽区延展，当耗尽区碰到source的时候，那源漏之间就不需要开启就形成了 通路，所以叫做穿通（punch through）。那如何防止穿通呢？这就要回到二极管反偏特性了，耗尽区宽度除了与电压有关，还与两边的掺杂浓度有关，浓度越高可以抑制耗尽区宽度延展，所以flow里面有个防穿通注入（apt：anti punch through），记住它要打和well同type的specis。当然实际遇到wat的bv跑了而且确定是从source端走了，可能还要看是否 polycd或者spacer宽度，或者ldd_imp问题了，那如何排除呢？这就要看你是否nmos和pmos都跑了？poly cd可以通过poly相关的wat来验证。对吧？
对于穿通击穿，有以下一些特征：
（1）穿通击穿的击穿点软，击穿过程中，电流有逐步增大的特征，这是因为耗尽层扩展较宽，产生电流较大。另一方面，耗尽层展宽大容易发生dibl效应，使源衬底结正偏出现电流逐步增大的特征。
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（4）穿通击穿一般发生在沟道体内，沟道表面不容易发生穿通，这主要是由于沟道注入使表面浓度比浓度大造成，所以，对nmos管一般都有防穿通注入。
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（6）多晶栅长度对穿通击穿是有影响的，随着栅长度增加，击穿增大。而对雪崩击穿，严格来说也有影响，但是没有那么显著。
2、 drain-》bulk雪崩击穿
这就单纯是pn结雪崩击穿了（avalanche breakdown），主要是漏极反偏电压下使得pn结耗尽区展宽，则反偏电场加在了pn结反偏上面，使得电子加速撞击晶格产生新的电子空穴对 （electron-hole pair），然后电子继续撞击，如此雪崩倍增下去导致击穿，所以这种击穿的电流几乎快速增大，i-v curve几乎垂直上去，很容烧毁的。（这点和源漏穿通击穿不一样）
那如何改善这个junction bv呢？所以主要还是从pn结本身特性讲起，肯定要降低耗尽区电场，防止碰撞产生电子空穴对，降低电压肯定不行，那就只能增加耗尽区宽度了，所以要改变 doping profile了，这就是为什么突变结（abrupt junction）的击穿电压比缓变结（graded junction）的低。这就是学以致用，别人云亦云啊。
当然除了doping profile，还有就是doping浓度，浓度越大，耗尽区宽度越窄，所以电场强度越强，那肯定就降低击穿电压了。而且还有个规律是击穿电压通常是由低 浓度的那边浓度影响更大，因为那边的耗尽区宽度大。公式是bv=k*（1/na+1/nb），从公式里也可以看出na和nb浓度如果差10倍，几乎其中一 个就可以忽略了。
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这个主要是drain和gate之间的overlap导致的栅极氧化层击穿，这个有点类似gox击穿了，当然它更像 poly finger的gox击穿了，所以他可能更care poly profile以及sidewall damage了。当然这个overlap还有个问题就是gidl，这个也会贡献leakage使得bv降低。
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mos管，做电源设计，或者做驱动方面的电路，难免要用到mos管。mos管有很多种类，也有很多作用。做电源或者驱动的使用，当然就是用它的开关作用。
无论n型或者p型mos管，其工作原理本质是一样的。mos管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。mos管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性，不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应，因此在开关应用中，mos管的开关速度应该比三极管快。
我们经常看mos管的pdf参数，mos管制造商采用rds（on）参数来定义导通阻抗，对开关应用来说，rds（on）也是最重要的器件特性。数据手册定义rds（on）与栅极（或驱动）电压vgs以及流经开关的电流有关，但对于充分的栅极驱动，rds（on）是一个相对静态参数。一直处于导通的mos管很容易发热。另外，慢慢升高的结温也会导致rds（on）的增加。mos管数据手册规定了热阻抗参数，其定义为mos管封装的半导体结散热能力。rθjc的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。
mos管小电流发热的原因：
1、电路设计的问题：就是让mos管工作在线性的工作状态，而不是在开关状态。这也是导致mos管发热的一个原因。如果n-mos做开关，g级电压要比电源高几v，才能完全导通，p-mos则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗，等效直流阻抗比较大，压降增大，所以u*i也增大，损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。
2、频率太高：主要是有时过分追求体积，导致频率提高，mos管上的损耗增大了，所以发热也加大了。
3、没有做好足够的散热设计：电流太高，mos管标称的电流值，一般需要良好的散热才能达到。所以id小于最大电流，也可能发热严重，需要足够的辅助散热片。
4、mos管的选型有误：对功率判断有误，mos管内阻没有充分考虑，导致开关阻抗增大。
mos管小电流发热严重怎么解决：
1、做好mos管的散热设计，添加足够多的辅助散热片。
2、贴散热胶。
mos管为什么可以防止电源反接？
电源反接，会给电路造成损坏，不过，电源反接是不可避免的。所以，我们就需要给电路中加入保护电路，达到即使接反电源，也不会损坏的目的。
一般可以使用在电源的正极串入一个二极管解决，不过，由于二极管有压降，会给电路造成不必要的损耗，尤其是电池供电场合，本来电池电压就3.7v，你就用二极管降了0.6v，使得电池使用时间大减。
mos管防反接，好处就是压降小，小到几乎可以忽略不计。现在的mos管可以做到几个毫欧的内阻，假设是6.5毫欧，通过的电流为1a（这个电流已经很大了），在他上面的压降只有6.5毫伏。
由于mos管越来越便宜，所以人们逐渐开始使用mos管防电源反接了。
① nmos管防止电源反接电路：
正确连接时：刚上电，mos管的寄生二极管导通，所以s的电位大概就是0.6v，而g极的电位，是vbat，vbat-0.6v大于ugs的阀值开启电压，mos管的ds就会导通，由于内阻很小，所以就把寄生二极管短路了，压降几乎为0。
电源接反时：ugs=0，mos管不会导通，和负载的回路就是断的，从而保证电路安全。
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电源接反时：g极是高电平，pmos管不导通。保护电路安全。
连接技巧
nmos管ds串到负极，pmos管ds串到正极，让寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向。
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为什么要接成反的？
利用寄生二极管的导通作用，在刚上电时，使得ugs满足阀值要求。
为什么可以接成反的？
如果是三极管，npn的电流方向只能是c到e，pnp的电流方向只能是e到c。不过，mos管的d和s是可以互换的。这也是三极管和mos管的区别之一。
mos管功率损耗测量
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1、功率损耗的原理图和实测图
一般来说，开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而关闭状态的损耗很小几乎为0，可以忽略不计。
实际的测量波形图一般如图 2所示：
2、mosfet和pfc mosfet的测试区别
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免责声明：本文转载于网络，版权归原作者所有，如涉及侵权，请联系小编删除。
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