被靜電擊穿嚇大的MOS管,如何尋找安全感?
發布時間:2017-02-06 責任編輯:susan
【導讀】MOS管一個ESD敏感器件,它本身的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,又因在靜電較強的場合難於泄放電荷,容易引起靜電擊穿。

靜電擊穿有兩種方式:
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。
現在的mos管沒有那麼容易被擊穿,尤其是是大功率的vmos,主要是不少都有二極管保護。vmos柵極電容大,感應不出高壓。若是碰上3DO型的mos管冬天不帶防靜電環試試,基本上摸一個掛一個。
與幹燥的北方不同,南方潮濕不易產生靜電。還有就是現在大多數CMOS器件內部已經增加了IO口保護。但用手直接接觸CMOS器件管腳不是好習慣。至少使管腳可焊性變差。
靜電放電形成的是短時大電流,放電脈衝的時間常數遠小於器件散熱的時間常數。因此,當靜電放電電流通過麵積很小的pn結或肖特基結時,將產生很大的瞬間功率密度,形成局部過熱,有可能使局部結溫達到甚至超過材料的本征溫度(如矽的熔點1415℃),使結區局部或多處熔化導致pn結短路,器件徹底失效。這種失效的發生與否,主要取決於器件內部區域的功率密度,功率密度越小,說明器件越不易受到損傷。
反偏pn結比正偏pnjiegengrongyifashengrezhishixiao,zaifanpiantiaojianxiashijiesunhuaisuoxuyaodenengliangzhiyouzhengpiantiaojianxiadeshifenzhiyizuoyou。zheshiyinweifanpianshi,dabufengonglvxiaohaozaijiequzhongxin,erzhengpianshi,zeduoxiaohaozaijiequwaidetidianzushang。duiyushuangjiqijian,tongchangfashejiedemianjibiqitajiedemianjidouxiao,erqiejiemianyebiqitajiegengkaojinbiaomian,suoyichangchangguanchadaodeshifashejiedetuihua。ciwai,jichuandianyagaoyu100V或漏電流小於1nA的pn結(如JFET的柵結),比類似尺寸的常規pn結對靜電放電更加敏感。
所有的東西是相對的,不是絕對的,MOS管隻是相對其它的器件要敏感些,ESD有一個很大的特點就是隨機性,並不是沒有碰到MOS管都能夠把它擊穿。另外,就算是產生ESD,也不一定會把管子擊穿。靜電的基本物理特征為:(1)有吸引或排斥的力量;(2)有電場存在,與大地有電位差;(3)會產生放電電流。這三種情形即ESD一般會對電子元件造成以下三種情形的影響:(1)元件吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響元件的功能和壽命;(2)因電場或電流破壞元件絕緣層和導體,使元件不能工作(完全破壞);(3)因瞬間的電場軟擊穿或電流產生過熱,使元件受傷,雖然仍能工作,但是壽命受損。所以ESD對MOS管(guan)的(de)損(sun)壞(huai)可(ke)能(neng)是(shi)一(yi),三(san)兩(liang)種(zhong)情(qing)況(kuang),並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)每(mei)次(ci)都(dou)是(shi)第(di)二(er)種(zhong)情(qing)況(kuang)。上(shang)述(shu)這(zhe)三(san)種(zhong)情(qing)況(kuang)中(zhong),如(ru)果(guo)元(yuan)件(jian)完(wan)全(quan)破(po)壞(huai),必(bi)能(neng)在(zai)生(sheng)產(chan)及(ji)品(pin)質(zhi)測(ce)試(shi)中(zhong)被(bei)察(cha)覺(jiao)而(er)排(pai)除(chu),影(ying)響(xiang)較(jiao)少(shao)。如(ru)果(guo)元(yuan)件(jian)輕(qing)微(wei)受(shou)損(sun),在(zai)正(zheng)常(chang)測(ce)試(shi)中(zhong)不(bu)易(yi)被(bei)發(fa)現(xian),在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)形(xing)下(xia),常(chang)會(hui)因(yin)經(jing)過(guo)多(duo)次(ci)加(jia)工(gong),甚(shen)至(zhi)已(yi)在(zai)使(shi)用(yong)時(shi),才(cai)被(bei)發(fa)現(xian)破(po)壞(huai),不(bu)但(dan)檢(jian)查(zha)不(bu)易(yi),而(er)且(qie)損(sun)失(shi)亦(yi)難(nan)以(yi)預(yu)測(ce)。靜(jing)電(dian)對(dui)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)危(wei)害(hai)不(bu)亞(ya)於(yu)嚴(yan)重(zhong)火(huo)災(zai)和(he)爆(bao)炸(zha)事(shi)故(gu)的(de)損(sun)失(shi)。
遭受靜電破壞的威脅。從器件製造到插件裝焊、整機裝聯、包bao裝zhuang運yun輸shu直zhi至zhi產chan品pin應ying用yong,都dou在zai靜jing電dian的de威wei脅xie之zhi下xia。在zai整zheng個ge電dian子zi產chan品pin生sheng產chan過guo程cheng中zhong,每mei一yi個ge階jie段duan中zhong的de每mei一yi個ge小xiao步bu驟zhou,靜jing電dian敏min感gan元yuan件jian都dou可ke能neng遭zao受shou靜jing電dian的de影ying響xiang或huo受shou到dao破po壞huai,而er實shi際ji上shang最zui主zhu要yao而er又you容rong易yi疏shu忽hu的de一yi點dian卻que是shi在zai元yuan件jian的de傳chuan送song與yu運yun輸shu的de過guo程cheng。在zai這zhe個ge過guo程cheng中zhong,運yun輸shu因yin移yi動dong容rong易yi暴bao露lu在zai外wai界jie電dian場chang(如經過高壓設備附近、工人移動頻繁、車輛迅速移動等)產生靜電而受到破壞,所以傳送與運輸過程需要特別注意,以減少損失,避免無所謂的糾紛。防護的話加齊納穩壓管保護。
現在的mos管沒有那麼容易被擊穿,尤其是是大功率的vmos,主要是不少都有二極管保護。vmos柵極電容大,感應不出高壓。與幹燥的北方不同,南方潮濕不易產生靜電。還有就是現在大多數CMOS器件內部已經增加了IO口保護。但用手直接接觸CMOS器件管腳不是好習慣。至少使管腳可焊性變差。
MOS管被擊穿的原因及解決方案
第一、MOS管guan本ben身shen的de輸shu入ru電dian阻zu很hen高gao,而er柵zha源yuan極ji間jian電dian容rong又you非fei常chang小xiao,所suo以yi極ji易yi受shou外wai界jie電dian磁ci場chang或huo靜jing電dian的de感gan應ying而er帶dai電dian,而er少shao量liang電dian荷he就jiu可ke在zai極ji間jian電dian容rong上shang形xing成cheng相xiang當dang高gao的de電dian壓ya (U=Q/C),將管子損壞。雖然MOS輸(shu)入(ru)端(duan)有(you)抗(kang)靜(jing)電(dian)的(de)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi),但(dan)仍(reng)需(xu)小(xiao)心(xin)對(dui)待(dai),在(zai)存(cun)儲(chu)和(he)運(yun)輸(shu)中(zhong)最(zui)好(hao)用(yong)金(jin)屬(shu)容(rong)器(qi)或(huo)者(zhe)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)包(bao)裝(zhuang),不(bu)要(yao)放(fang)在(zai)易(yi)產(chan)生(sheng)靜(jing)電(dian)高(gao)壓(ya)的(de)化(hua)工(gong)材(cai)料(liao)或(huo)化(hua)纖(xian)織(zhi)物(wu)中(zhong)。組(zu)裝(zhuang)、調試時,工具、儀表、工作台等均應良好接地。要防止操作人員的靜電幹擾造成的損壞,如不宜穿尼龍、化纖衣服,手或工具在接觸集成塊前最好先接一下地。對器件引線矯直彎曲或人工焊接時,使用的設備必須良好接地。
第二、MOS電路輸入端的保護二極管,其通時電流容限一般為1mA,在可能出現過大瞬態輸入電流(超過10mA)時,應串接輸入保護電阻。因此應用時可選擇一個內部有保護電阻的MOS管應。還有 由you於yu保bao護hu電dian路lu吸xi收shou的de瞬shun間jian能neng量liang有you限xian,太tai大da的de瞬shun間jian信xin號hao和he過guo高gao的de靜jing電dian電dian壓ya將jiang使shi保bao護hu電dian路lu失shi去qu作zuo用yong。所suo以yi焊han接jie時shi電dian烙lao鐵tie必bi須xu可ke靠kao接jie地di,以yi防fang漏lou電dian擊ji穿chuan器qi件jian輸shu入ru端duan,一yi般ban使shi用yong時shi,可ke斷duan電dian後hou利li用yong電dian烙lao鐵tie的de餘yu熱re進jin行xing焊han接jie,並bing先xian焊han其qi接jie地di管guan腳jiao。
MOS是電壓驅動元件,對電壓很敏感,懸空的G很容易接受外部幹擾使MOS導通,外部幹擾信號對G-S結電容充電,這個微小的電荷可以儲存很長時間。在試驗中G懸空很危險,很多就因為這樣爆管,G接個下拉電阻對地,旁路幹擾信號就不會直通了,一般可以10~20K。這個電阻稱為柵極電阻,作用1:為場效應管提供偏置電壓;作用2:起到瀉放電阻的作用(保護柵極G~源極S)。第一個作用好理解,這裏解釋一下第二個作用的原理:保護柵極G~源極S:場效應管的G-S極間的電阻值是很大的,這樣隻要有少量的靜電就能使他的G-S極(ji)間(jian)的(de)等(deng)效(xiao)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)產(chan)生(sheng)很(hen)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya),如(ru)果(guo)不(bu)及(ji)時(shi)把(ba)這(zhe)些(xie)少(shao)量(liang)的(de)靜(jing)電(dian)瀉(xie)放(fang)掉(diao),他(ta)兩(liang)端(duan)的(de)高(gao)壓(ya)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)使(shi)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)產(chan)生(sheng)誤(wu)動(dong)作(zuo),甚(shen)至(zhi)有(you)可(ke)能(neng)擊(ji)穿(chuan)其(qi)G-S極;這時柵極與源極之間加的電阻就能把上述的靜電瀉放掉,從而起到了保護場效應管的作用。
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