Защита MOSFET:как правильно защитить

Ничто не застраховано от повреждений, в том числе МОП-транзисторы. Но почему МОП-транзисторы повреждаются? Суть в том; МОП-транзисторы повреждаются, когда вы используете их сверх их номинальных значений. Итак, если вы хотите, чтобы ваш полевой МОП-транзистор прожил долго и работал правильно, вам следует серьезно отнестись к защите МОП-транзистора. К счастью, это не сложно и легко понять. Однако, если вам трудно это понять и вы хотите узнать больше о защите MOSFET, то вы попали по адресу.

В этой статье мы расскажем вам все о защите полевых МОП-транзисторов и о том, как защитить полевые МОП-транзисторы в вашей прикладной схеме.

Вы готовы? Начнем!

Что такое защита MOSFET?

МОП-транзисторы — хрупкие устройства, которые можно легко повредить, сделав неправильное движение. Таким образом, вы должны обращаться с ними осторожно, особенно если они не установлены ни в одной цепи.

Однако установленные МОП-транзисторы так же хрупки, как и любое подобное устройство (как по размеру, так и по конструкции) в цепи.

Таким образом, защита MOSFET включает в себя все различные способы эффективной защиты вашего MOSFET от непредвиденных повреждений.

Но почему МОП-транзисторы так чувствительны к повреждениям? Ну, МОП-транзисторы имеют ультратонкий кремниевый слой, который вы можете найти между контактом затвора и каналом. Теперь полевые МОП-транзисторы легко повреждаются из-за слишком высокого напряжения затвор-исток (Vgs) из-за тонкости изолирующего слоя.

Почему МОП-транзисторы выходят из строя?

МОП-транзисторы

Нелегко определить точную причину повреждения MOSFET, и вот в чем проблема. В большинстве случаев мы не знаем, что может вызвать неисправность любого полевого МОП-транзистора. Кроме того, отказ полевого МОП-транзистора приведет к его неисправности и переходу в другой режим отказа. Уже одно это усложняет поиск первоначальной причины отказа полевого МОП-транзистора.

Способы или причины отказа

Вот некоторые из причин отказа полевого МОП-транзистора:

• Авария лавины

Лавинный сбой происходит всякий раз, когда вы выходите за пределы максимального безопасного рабочего напряжения MOSFET. Это вызывает напряжение лавинного пробоя, которое не настолько разрушительно, но достаточно, чтобы оставить вас с неисправным МОП-транзистором.

• Короткое замыкание нагрузки

Когда индуктивные нагрузки испытывают короткие замыкания, происходит увеличение тока, что, в свою очередь, активирует ограничение тока. Хотя это защищает токовую цепь от немедленного отказа, это не гарантирует безопасность ваших полевых МОП-транзисторов.

Таким образом, если у вас есть слишком короткие короткие шорты, это в конечном итоге приведет к сбоям.

• Избыточное рассеивание мощности

Этот режим отказа зависит от количества высвобождаемой избыточной мощности. Если имеет место устойчивое рассеивание мощности, полевой МОП-транзистор станет достаточно горячим, чтобы отсоединиться от цепи. Хотя это не приводит к выходу из строя полевого МОП-транзистора, оно ухудшает его тепловые характеристики.

• Повреждение посторонними предметами

Посторонние предметы, такие как стружка, гайки, шайбы, гаечные ключи и даже болты, могут серьезно повредить полевой МОП-транзистор.

• Избыточный ток

Прохождение избыточного тока через полевой МОП-транзистор приведет к отказу. Однако отказ зависит от нескольких факторов, таких как величина избыточного тока и время, в течение которого вы пропускаете его через полевой МОП-транзистор.

Как защитить МОП-транзисторы

Обычно ваши полевые МОП-транзисторы перегреваются и перегорают всего через несколько минут после включения схемы на основе МОП-транзисторов. И даже несмотря на правильное подключение всех компонентов.

Итак, если вы проверили и подтвердили все свои соединения, но ваши МОП-транзисторы все еще повреждены, вот несколько лучших способов защитить МОП-транзисторы:

Защита от лавин

МОП-транзисторы могут быть повреждены, когда температура их перехода превышает абсолютный предел из-за условий избыточного напряжения. Когда вы подаете избыточное напряжение, превышающее абсолютное максимальное напряжение, на внутренние диоды корпуса MOSFET, это вызывает лавинное напряжение.

Схема лавинной защиты

Источник:Викисклад.

Теперь вы можете легко справиться с этой проблемой, установив дополнительный внешний мощный диод на выводы MOSFET. Это решение помогает распределять обратный ток между диодами, устраняя избыточное тепловыделение.

Избавьтесь от паразитной индуктивности

Одной из распространенных проблем MOSFET является паразитная индуктивность. Паразитная индуктивность обычно остается скрытой внутри дорожек цепи.

Схема MOSFET

Источник:Викисклад

Кроме того, когда уровень тока и частота коммутации высоки, малейшее незначительное увеличение дорожки печатной платы (соединительного пути) создаст взаимосвязанную индуктивность.

Дорожка печатной платы

Это также вызовет серьезные дефекты в работе полевого МОП-транзистора из-за неэффективных переходных процессов, всплесков и проводимости.

Решение этой проблемы заключается в том, чтобы при изготовлении печатной платы ваши дорожки были шире, а ваши устройства находились как можно ближе к микросхеме драйвера, которая управляет полевым МОП-транзистором и друг другом.

Символ защитного автоматического выключателя

Источник:Викисклад

Важность сопротивления ворот

Вредные пики на контактах стока/затвора MOSFET могут вызвать серьезные проблемы с вашим MOSFET.

Итак, чтобы решить эту проблему, вы можете использовать резистор с низкими значениями последовательно с затвором MOSFET и логическим входным напряжением.

Таким образом, решение позволяет экспоненциальную зарядку внутренних конденсаторов, что снижает вероятность возникновения отрицательного скачка напряжения.

Использование обратных диодов

В то время как постепенная зарядка емкости затвора снижает вероятность вредных всплесков, она также задерживает разрядку емкости. Когда происходит задержка разрядки, полевой МОП-транзистор работает в стрессовых условиях и выделяет избыточное тепло.

Решением этой проблемы является добавление обратного диода параллельно резистору затвора. Кроме того, он решает проблему замедленного разряда, создавая путь для электростатического разряда затвора через логический вход и диод.

Обратный диод

Источник:Викисклад

Защита МОП-транзисторов от перегрева

Вы можете установить термозащиту на основе полевого МОП-транзистора, чтобы предотвратить перегрев или обеспечить рассеивание тепла.

‘

RTP работает как низкоомный резистор, когда MOSFET работает при нормальной температуре, и вы можете найти его установленным рядом с MOSFET. Таким образом, RTP может точно определить температуру MOSFET.

Устранение перегрева полевого МОП-транзистора

Источник:Викисклад

Кроме того, RTP переключается на высокоомный резистор по мере увеличения температуры MOSFET. Следовательно, этот переключатель останавливает подачу питания на полевой МОП-транзистор и предотвращает его повреждение.

Использование резистора между затвором и источником

Это мощный способ защитить ваш полевой МОП-транзистор и предотвратить его перегорание ни при каких обстоятельствах.

Использование резистора между затвором и истоком (от 1 до 10 кОм) гарантирует, что ваш полевой МОП-транзистор может быстро отключиться после удаления сигнала переключения. И это предотвращает как эффект фиксации, так и возможные повреждения.

Цепь ворот/источника

Источник:Викисклад

Меры предосторожности при защите MOSFET-устройств

Поскольку N-канальные MOSFET и P-канальные MOSFET являются чувствительными устройствами, вы всегда должны обращаться с ними с осторожностью.

Кроме того, не подключайте и не отключайте полевой МОП-транзистор, пока в цепи есть питание. Всегда отключайте питание, чтобы предотвратить повреждение вас и ваших дорогих полевых МОП-транзисторов электрическим током.

Заключительные слова

МОП-транзисторы

Защита полевого МОП-транзистора очень важна, и еще важнее знать потенциальные проблемы и способы их предотвращения или устранения.

Мы не упомянули некоторые другие причины отказа полевого МОП-транзистора, в том числе дефект батареи, что происходит, когда напряжение питания батареи становится слишком низким, быстрое замедление, зачернение двигателя и сбой dV/dt.

Наконец, убедитесь, что вы правильно настроили свои электронные схемы, чтобы снизить частоту отказов MOSFET. Что ж, на этом статья заканчивается. Если вам понадобится дополнительная помощь, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем рады помочь.