【導讀】功率MOSFET用戶都非常熟悉“靜電敏感器件”警告標誌。然而，越熟悉越容易大意。從統計的角度來看，單個MOSFET不太可能被靜電放電（ESD)損壞。然而，在處理成千上萬個MOSFET時
，極小的故障都可能帶來極大的影響。

一個有效的ESD防控方案必定是詳盡而具體的。但它的基本概念可概括為下列10條：

1. 確保使用封閉的導電容器儲存並運輸MOSFET。

2. 僅在靜電控製工作站接地後才從容器中移走MOSFET。

3. 處理功率MOSFET的工作人員應穿戴防靜電服，並始終接地。

4. 地板應鋪設接地的防靜電地毯或進行靜電耗散處理。

5. 桌子應鋪設接地的靜電耗散桌布。

6. 避免使用任何類型的絕緣材料。

7. 僅在一次性應用中使用防靜電材料。

8. 務必使用接地烙鐵安裝MOSFET。

9. 僅在靜電控製工作站測試MOSFET。

10. 同時采取上述所有防護措施，並確保工作人員經過培訓。

什麼是ESD？

ESD是(shi)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)。靜(jing)電(dian)是(shi)指(zhi)一(yi)個(ge)表(biao)麵(mian)相(xiang)對(dui)於(yu)另(ling)一(yi)個(ge)表(biao)麵(mian)或(huo)地(di)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)子(zi)過(guo)量(liang)或(huo)不(bu)足(zu)。電(dian)子(zi)過(guo)量(liang)的(de)表(biao)麵(mian)帶(dai)負(fu)電(dian)，電(dian)子(zi)不(bu)足(zu)的(de)表(biao)麵(mian)帶(dai)正(zheng)電(dian)。靜(jing)電(dian)的(de)電(dian)壓(ya)（伏特）和電荷（庫倫）是可測量的。

物體上的靜電荷會導致電子分布的不平衡。當電子從一個物體向另一個電壓電勢不同的物體轉移而嚐試重新建立平衡時，發生靜電放電（ESD）。靜電敏感器件（如功率MOSFET)成為放電路徑的一部分，或者位於靜電場範圍內時，它可能被永久性損壞。

靜電的產生

mocaqidianshizuichangjiandejingdianqidianfangshi。mocaliangzhongcailiao，ji
，liangzhongcailiaojiechuhouzaifenlihuichanshengmocaqidian。lianggewutihuxiangmocashi，yinweibutongwutideyuanziheshufuhewaidianzidebenlingbutong，suoyiqizhongbidingyouyigewutishiquyixiedianzi，lingyigewutidedaoduoyudedianzi。yizhicailiao
，youqishibiaomiandianzulvgaodecailiaoduimocaqidiantebiemingan。

感應起電是另外一種靜電起電方式。當一個物體接近帶高強電荷的物體或高能量的ESD時發生感應起電。

ESD對功率MOSFET的危害

故障模式

功率MOSFET最大的運行優勢之一是：當達到ESD超高輸入電阻時（典型值> 4 x 109 ohms)，它會關閉。功率MOSFET的柵極可以視為一個低電壓（HEXFET器件電壓為+ 20V）低泄露的電容。如圖1所示，電容器極板主要由矽柵極和源極金屬化形成。電容器介質是氧化矽柵極絕緣。

圖 1.HEXFET 基本結構

當柵源電壓高到跨過柵介質時，MOSFET發生ESD損壞。此時柵氧化層上的微孔被燒壞，器件永久性損壞。如同任何電容，必須給功率MOSFET的柵極充電以便達到特定的電壓。更大的器件有更大的電容，電壓每上升一伏也需要更多的電荷，因此比較小的MOSFET更不容易遭受ESD損壞。同樣，靜電放電一般不會產生突發性失效，直至柵源電壓超出額定最大值的2到3倍。

圖2a是典型的ESD損傷場景。這個場景是將人體模型（HBM)充電到700V，然後再放電到器件的柵極所產生的損傷。在將裸片表層從多晶矽剝離後，用掃描電子顯微鏡放大5000倍拍攝了該照片。圖2b顯示在剝離之前
，裸片表麵無任何可視性損傷。圖2a的實際損傷直徑僅為8微米。ESD損傷表現出的電氣症狀是柵極和源極之間的低電阻或齊納效應
，施加的電壓小於±20伏。

造成ESD損傷所需的電壓至少為1000 V（具體大小取決於芯片尺寸）。這是由於承載電荷的體二極管的電容大大低於MOSFET的Ciss，因此當電荷轉移時，所產生的電壓就會遠低於原始電壓。

靜電場也會損壞功率MOSFET。雖然故障模式是ESD
，但MOSFET的損壞是因為將FET的未保護柵極放置在電暈放電路徑中引起的。電暈放電由帶正或負電荷的表麵向空氣中的小離子分子放電而(CO2+, H+, O2-, Oh-)引起。

ESD是問題嗎？

如前所述

，在處理少數MOSFET時，ESD可能不是一個問題。此時也可能產生極少數無法解釋的故障。當處理大量的MOSFET時，尤其質量是第一要素時
，ESD就成為一個問題。

ESD控製的材料和方法

直接保護法

保護功率MOSFET不受ESD或其它任何過度的柵極電壓損傷
，首要目標是保持柵源電壓不超出最大規定值（HEXFET為±20）。這一點同時適用於電路內部和外部。

直接保護MOSFET的(de)方(fang)法(fa)包(bao)括(kuo)縮(suo)短(duan)柵(zha)極(ji)和(he)源(yuan)極(ji)間(jian)的(de)距(ju)離(li)，或(huo)者(zhe)是(shi)在(zai)柵(zha)源(yuan)之(zhi)間(jian)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)齊(qi)納(na)保(bao)護(hu)。直(zhi)接(jie)保(bao)護(hu)法(fa)在(zai)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)和(he)少(shao)數(shu)器(qi)件(jian)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)有(you)效(xiao)
，但(dan)在(zai)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)由(you)於(yu)涉(she)及(ji)了(le)大(da)量(liang)的(de)MOSFET就不是很實際。

圖 2a.典型ESD故障

圖 2b.剝離前，ESD損傷的器件在低放大倍數下的效果圖

功率MOSFET靜電保護的基本概念是盡可能防止靜電積聚，並快速有效地去除已有電荷。

環境中的材料可以幫助或阻礙靜電控製。這些材料可根據表麵電阻率劃分成4類：絕緣(>1014 ohms/Sq.*)
，防靜電(109-1014 ohms/Sq.*)，靜電耗散(105-109 ohms/Sq.*)，和導電（理想狀態下

，為了保護HEXFET，在設施中應該隻有接地的導電體。）此ci外wai，所suo有you參can與yu生sheng產chan的de人ren員yuan都dou應ying硬ying接jie地di。不bu幸xing的de是shi，參can與yu生sheng產chan的de這zhe些xie人ren員yuan極ji易yi受shou到dao故gu障zhang電dian氣qi設she備bei的de電dian擊ji。同tong樣yang
，長chang距ju離li移yi動dong時shi，也ye很hen難nan保bao持chi接jie地di。因yin此ci

，應ying根gen據ju現xian實shi情qing況kuang選xuan擇ze保bao護hu材cai料liao和he方fang法fa。

絕緣材料

由於這類材料易於儲存靜電電荷並難以放電
，如果可能的話，功率MOSFET及其整體環境需遠離該類材料。由於絕緣體不導電，因此絕緣體與地之間的電氣連接無法控製靜電電荷。

絕緣材料包括：聚乙烯（普通塑料袋材質），聚苯乙烯（ 泡沫塑料杯和打包用塑料泡沫），邁拉，硬質橡膠，乙烯基
，雲母陶瓷，多數其它塑料，以及一些有機材料。

必須在功率MOSFET處理設施中使用塑料產品時
，隻能使用浸漬了導電材料和/或用防靜電化合物處理過的物品。

防靜電材料

防靜電材料阻礙摩擦電荷的生成，但是無法屏蔽電場。

電暈放電會直接穿過防靜電外殼
，可能破壞內部任意MOSFET。

由於這類材料表麵電阻率極高，因此接地時並不能有效地移除電荷。

yixiesuliaojueyuantikeyiyongkangjingdianjichuli。kangjingdianjihuaxuedijiangditamenduimocashengdiandeminganxingbingjiangditamendebiaomiandianzulv。daduoshukangjingdianjizaixiangduishidu（RH）高時才有效。

因此，處理功率MOSFET的設施的相對濕度（RH)應保持在40％以上。此外，抗靜電劑在一段時間後會漸漸磨損，並且大多數還使用了對金屬具有腐蝕性的反應性離子化學品。防靜電塑料（如Dl P和TO-3管和運輸包裝材料）應限於短期的一次性使用。

備注：尺寸不影響表麵電阻率。

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近日，英飛淩推出了采用TO247PLUS封裝的全新EDT2 IGBT
，該器件符合並超越了車規級半導體分立器件應力測試標準AECQ101，能大幅提升逆變器係統的性能和可靠性。

新推出的EDT2 IGBT包括AIKQ120N75CP2和AIKQ200N75CP2兩種型號

，現已開始供貨。

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