开关电源中MOSFET失效案例分析

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MOSFET失效原因深度分析，附：失效预防措施

MOSFET失效原因深度分析，附：失效预防措施作为开关电源工程师，会经常碰到电源板上MOSFET无法正常工作，首先，要正确测试判断MOSFET是否失效，然后关键是要找到失效背后的原因，并避免再犯同样的错误，本文整理了常见的MOSFET 失效的几大原因，以及如何避免失效的具体措施。

用万用表简单检测MOS管是否完好测试MOS好坏用指针式万用表方便点，测试时选择欧姆R×10K 档，这时电压可达10.5V，红笔是负电位，黑笔是正电位。

测试步骤：MOS管的检测主要是判断MOS管漏电、短路、断路、放大。

其步骤如下：1、把红笔接到MOS的源极S上，黑笔接到MOS管的漏极上，好的表针指示应该是无穷大。

如果有阻值没被测MOS管有漏电现象。

2、用一只100KΩ－200KΩ的电阻连在栅极和源极上，然后把红笔接到MOS的源极S上，黑笔接到MOS管的漏极上，这时表针指示的值一般是0，这时是下电荷通过这个电阻对MOS管的栅极充电，产生栅极电场，由于电场产生导致导电沟道致使漏极和源极导通，故万用表指针偏转，偏转的角度大，放电性越好。

3、把连接栅极和源极的电阻移开，万用表红黑笔不变，如果移开电阻后表针慢慢逐步退回到高阻或无穷大，则MOS管漏电，不变则完好。

4、然后一根导线把MOS管的栅极和源极连接起来，如果指针立即返回无穷大，则MOS完好。

----------------------------MOSFET失效的六大原因1：雪崩失效（电压失效），也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压，并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。

2：SOA失效（电流失效），既超出MOSFET安全工作区引起失效，分为Id超出器件规格失效以及Id过大，损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。

3：体二极管失效：在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中，由于体二极管遭受破坏而导致的失效。

4：谐振失效：在并联使用的过程中，栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。

MOSFET的栅极失效分析

MOSFET的栅极失效分析摘要：随着MOSFET器件尺寸的减小和栅氧化层厚度的减薄，栅极失效变得愈发显著，对MOS器件和电路可靠性的影响也愈发严重，成为限制器件及电路寿命的主要因素之一。

本文从MOSFET的设计、封装、实际应用三方面来阐述MOSFET栅极失效的原因，同时提供几点解决方法。

关键词：MOSFET；栅极失效；封装1.引言MOSFET即金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种用途广泛的电子器件。

MOSFET作为电压控制型器件，具有栅极输入阻抗高，驱动功率小，电流关断能力强，开关速度快，开关损耗小等优点，在功率电源、家用电器、无间断电源（UPS）和自动系统等方面应用广泛。

然而，MOSFET的栅氧在工艺设计中，会受到漏电流、导通电阻、功率损耗等参数的限制，导致MOSFET栅氧固有的脆弱性；此外，在封装制造过程中受到静电、应力、环境等因素的影响，也会对栅氧造成损坏，导致栅极失效，必须采取相应的制造控制措施，才能有效控制不良率，提升封装成品率。

2.MOSFET的栅氧层的限定栅极控制器件电流的开通和关断，多数用多晶硅材料制作而成，栅极下面就是栅氧化层，一般是SIO2，作为MOS的绝缘栅介质。

栅氧层厚度tox影响沟道电阻的大小（）Cox=εs/tox，（ε介电常数）近而影响器件的功率损耗，从上式可以看出减小栅氧层厚度可以减小沟道电阻，减小功率损耗，但栅极氧化物击穿电压有一定的工业标准，厚度越小越容易发生击穿，导致栅极越容易失效；另一方面，高的tox则会导致大的功率损耗；因此栅氧厚度根据器件设计参数得到一个经验折中范围一般是1000埃-1500埃（1 Å =0.1nm）。

阈值电压V TH与衬底掺杂浓度和栅氧化层厚度有关，由下式可发现阈电压低的器件有可能导致栅氧层厚度低，越容易击穿。

此外，MOSFET工作当中的米勒电容Cgd引起米勒震荡造成高dv/dt，造成栅失效。

栅氧化层还会出现性能退化，其主要原因强电场使栅氧化层产生了漏电，漏电使的在氧化层中积蓄起很多电荷，导致氧化层击穿。

小贴士：开关电源中功率MOSFET管损坏模式及分析

小贴士：开关电源中功率MOSFET管损坏模式及分
析
本文将通过功率MOSFET管的工作特性，结合失效分析图片中不同的损坏形态，系统地分析过电流损坏和过电压损坏。

同时根据损坏位置不同，分析功率MOSFET管的失效发生在开通的过程中或发生在关断的过程中，从而为设计工程师提供一些依据，找到系统设计中的问题，提高电子系统的可靠性。

目前，功率MOSFET管广泛地应用于开关电源系统及其他功率电子电路中。

实际应用中，特别是在一些极端的边界条件下，如系统的输出短路及过载测试、输入过电压测试以及动态的老化测试中，功率MOSFET管有时候会发生失效损坏。

工程师将损坏的功率MOSFET管送到半导体原厂做失效分析后，分析报告的结论通常是过电性应力EOS，却无法判断是什幺原因导致MOSFET的损坏。

1 过电压和过电流测试电路
过电压测试的电路图如图1(a)所示，选用40 V的功率MOSFET：AON6240，DFN5?鄢6封装。

通过开关来控制，将60 V的电压直接加到AON6240的D极和S极，熔丝用来保护测试系统，功率MOSFET损坏后，将电源断开。

测试样品数量为5片。

过电流测试的电路图如图1(b)所示，选用40 V的功率MOSFET：AON6240，DFN5?鄢6封装。

首先合上开关A，用20 V的电源给大电容充电，电容C的容值为15 mF，然后断开开关A，合上开关B，将电容C的电压加到功率MOSFET管的D极和S极，使用信号发生器产生一个电压幅值。

MOSFET的失效模式分析

MOSFET的失效模式分析：dV/dt失效和雪崩失效当向MOSFET施加高于绝对最大额定值BVDSS的电压时，会造成击穿并引发雪崩击穿。

发生雪崩击穿时，会流过大电流，存在MOSFET失效的危险。

MOSFET雪崩失效包括短路造成的失效和热量造成的失效。

dV/dt失效是MOSFET关断时流经寄生电容Cds的充电电流流过基极电阻RB，使寄生双极晶体管导通而引起短路从而造成失效的现象。

dV/dt是单位时间内的电压变化量，VDS的上升坡度越陡，越容易发生MOSFET的dV/dt失效问题。

一般来说，反向恢复特性越差，dV/dt的坡度越陡，越容易产生MOSFET的dV/dt失效。

什么是雪崩击穿当向MOSFET施加高于绝对最大额定值BVDSS的电压时，就会发生击穿。

当施加高于BVDSS的高电场时，自由电子被加速并带有很大的能量。

这会导致碰撞电离，从而产生电子-空穴对。

这种电子-空穴对呈雪崩式增加的现象称为“雪崩击穿”。

在这种雪崩击穿期间，与MOSFET内部二极管电流呈反方向流动的电流称为“雪崩电流IAS”，参见下图（1）。

MOSFET的雪崩失效电流路径示意图（红色部分）雪崩失效：短路造成的失效如上图所示，IAS会流经MOSFET的基极寄生电阻RB。

此时，寄生双极型晶体管的基极和发射极之间会产生电位差VBE，如果该电位差较大，则寄生双极晶体管可能会变为导通状态。

一旦这个寄生双极晶体管导通，就会流过大电流，MOSFET可能会因短路而失效。

雪崩失效：热量造成的失效在雪崩击穿期间，不仅会发生由雪崩电流导致寄生双极晶体管误导通而造成的短路和损坏，还会发生由传导损耗带来的热量造成的损坏。

如前所述，当MOSFET处于击穿状态时会流过雪崩电流。

在这种状态下，BVDSS被施加到MOSFET并且流过雪崩电流，它们的乘积成为功率损耗。

这种功率损耗称为“雪崩能量EAS”。

雪崩测试电路及其测试结果的波形如下图所示。

此外，雪崩能量可以通过公式（1）来表示。

功率MOSFET的封装失效分析

第１０卷第１期２００８年１月
名企产品推介
Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．１Ｊａｎ．２００８
个空洞小到某一程度（如６％或３．５％）时， △ＶＤＳ都能保持较低的水平（如小于２００ｍＶ）；而当整体空洞或最大单个空洞太大时， △ＶＤＳ的状况就不稳定，因而不能保证其符合某一测试要求。
［２］庄同曾．集成电路制造技术 — —— 原理与实践［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９７８．
（上接第７７页）
若客户端因特殊原因没有完成第三步，那么，服务器在发出ＳＹＮ＋ＡＣＫ应答报文后，将无法收到客户端的ＡＣＫ报文，此时服务器端一般会重试（再次发送ＳＹＮ＋ＡＣＫ给客户端），并等待一段时间后丢弃这个未完成的连接。
图１芯片装配结构
（１）芯片与焊料之间的接触；（２）焊料层的导热状况；（３）焊料层与框架之间的接触。从不良品的解剖结果来看，芯片与焊料、焊料层与框架之间的润湿、粘合都没有问题，所以，可以不考虑它们对△ＶＤＳ的影响。而使用Ｘ－ＲＡＹ设备对不良品进行检查发现，焊料层中存在有较大空洞。为确定空洞对△ＶＤＳ的影响，笔者对不良品和合格品的空洞与△ＶＤＳ之间的关系进行了比较。其结果如图２所示。从图２可以看出，整体空洞和单个空洞的大小对△ＶＤＳ都有明显的影响。当整体空洞或最大单
０引言
与传统的双极型晶体管相比，在实现同样功能的电子线路时，使用ＭＯＳＦＥＴ的电路则更加简单，外围器件的数量大大减少，成本降低，体积也会大大缩小。另一方面，ＭＯＳＦＥＴ是电压控制器件，其输入电阻特别高，控制电流非常小，因而能够大大降低产品功耗，节约能源。目前，功率ＭＯＳＦＥＴ已广泛应用于电脑、精密控制、开关电源和各种电力电子产品中。但是，由于芯片结构上的差异，功率ＭＯＳＦＥＴ的后道封装比普通晶体管具有一定的难度，而且产品质量容易产生波动，生产过程的控制要求也更高。为此，本文就ＴＯ－２２０封装的功率ＭＯＳＦＥＴ产品在装配测试中出现的失效模式进行了初步的分析，探讨了造成产品失效的主要因素。

AN-9067 llc mos 失效分析

引言
在功率变换市场中，尤其对于通信/服务器电源应用，不断提高功率密度和追求更高效率已经成为最具挑战性的议题。对于功率密度的提高，最普遍方法就是提高开关频率，以便降低无源器件的尺寸。零电压开关(ZVS)拓扑因具有极低的开关损耗、较低的器件应力而允许采用高开关频率以及较小的外形，从而越来越受到青睐 [1][2]。这些谐振变换器以正弦方式对能量进行处理，开关器件可实现软开闭，因此可以大大地降低开关损耗和噪声。在这些拓扑中，相移ZVS全桥拓扑在中、高功率应用中得到了广泛采用，因为借助功率MOSFET的等效输出电容和变压器的漏感可以使所有的开关工作在ZVS 状态下，无需额外附加辅助开关。然而，ZVS范围非常窄，续流电流消耗很高的循环能量。近来，出现了关于相移全桥拓扑中功率MOSFET失效问题的讨论[3]。这种失效的主要原因是：在低反向电压下，MSOFET体二极管的反向恢复较慢。另一失效原因是：空载或轻载情况下，出现Cdv/dt直通。在LLC谐振变换器中的一个潜在失效模式与由于体二极管反向恢复特性较差引起的直通电流相关[5][6]。即使功率MOSFET的电压和电流处于安全工作区域，反向恢复dv/dt和击穿dv/dt也会在如启动、过载和输出短路的情况下发生。
开关电源。这会产生很大的反向恢复dv/dt，有时会击穿 MOSFET Q2。这样就会导致MOSFET失效，并且当采用的MOSFET体二极管的反向恢复特性较差时，这种失效机理将会更加严重。
图 6.
APPLICATION NOTE
(d) t3-t4
(e) t4-t5 LLC谐振半桥变换器的潜在失效工作模式
LLC谐振半桥变换器
LLC谐振变换器与传统谐振变换器相比有如下优势[7]：
宽输出调节范围，窄开关频率范围

开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析

开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析结合功率MOSFET管失效分析图片不同的形态，论述了功率MOSFET管分别在过电流和过电压条件下损坏的模式，并说明了产生这样的损坏形态的原因，也分析了功率MOSFET管在关断及开通过程中，发生失效形态的差别，从而为失效是在关断还是在开通过程中发生损坏提供了判断依据。

给出了测试过电流和过电压的电路图。

同时，也分析了功率MOSFET管在动态老化测试中慢速开通及在电池保护电路应用中慢速关断时，较长时间工作在线性区时，损坏的形态。

最后，结合实际的应用，论述了功率MOSFET通常会产生过电流和过电压二种混合损坏方式损坏机理和过程。

目前，功率MOSFET管广泛地应用于开关电源系统及其它的一些功率电子电路中，然而，在实际的应用中，通常，在一些极端的边界条件下，如系统的输出短路及过载测试，输入过电压测试以及动态的老化测试中，功率MOSFET有时候会发生失效损坏。

工程师将损坏的功率MOSFET送到半导体原厂做失效分析后，得到的失效分析报告的结论通常是过电性应力EOS，无法判断是什么原因导致MOSFET的损坏。

本文将通过功率MOSFET管的工作特性，结合失效分析图片中不同的损坏形态，系统的分析过电流损坏和过电压损坏，同时，根据损坏位置不同，分析功率MOSFET管的失效是发生在开通的过程中，还是发生在关断的过程中，从而为设计工程师提供一些依据，来找到系统设计的一些问题，提高电子系统的可靠性。

1 过电压和过电流测试电路过电压测试的电路图如图1(a)所示，选用40V的功率MOSFET：AON6240，DFN5*6的封装。

其中，所加的电源为60V，使用开关来控制，将60V的电压直接加到AON6240的D和S极，熔丝用来保护测试系统，功率M OSFET损坏后，将电源断开。

测试样品数量：5片。

过电流测试的电路图如图2(b)所示，选用40V的功率MOSFET：AON6240，DFN5*6的封装。

浅谈MOSFET产品失效分析及改善措施

ＷＡＮＧＬｉｇｕｏ，ＺＨＯＵＹｉｎｇ
（ＨｕａｔｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ７４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆＭＯＳＦＥＴｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｐａｃｋａｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｍａｔｔｅｒｓｎｅｅｄｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎｏｆＭＯＳＦＥＴｃｉｒｃｕｉｔ
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电子工业专用设备
Hale Waihona Puke 封装工艺与设备
１ＭｏＳＦＥＴ电路封装工艺及注意事项
传统集成电路封装的主要工艺有减薄、划片、上芯、压焊、塑封、电镀、打印、切筋成型、测试、包
装发货，其封装流程如图１所示。
品。镀金或镀银的晶圆来料时已经完成，不需要二次减薄，在封装工艺上需要注意二个方面的管控。
一
是在上芯时要求采用的粘片胶含银量要比其它

开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析

开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析功率MOSFET是一种常用于开关电源中的半导体器件，它起到了开关功率的关键作用。

然而，在特定的工作条件下，功率MOSFET也会发生损坏。

本文将对功率MOSFET的损坏模式进行分析。

功率MOSFET的损坏模式主要包括过压损坏、超温损坏、过电流损坏和静电损坏等。

首先，过压损坏是功率MOSFET最常见的损坏模式之一、当输入电压超过器件额定电压时，功率MOSFET可能会发生击穿现象，并导致永久损坏。

过压损坏通常是由于输入电压幅值过高或电压突变引起的。

为了避免过压损坏，可以采用电压稳压电路、电压限制器等电路保护措施。

其次，超温损坏也是功率MOSFET常见的损坏模式之一、当功率MOSFET长时间工作在超过其承受温度的条件下时，温度将升高导致器件内部结构变形，从而引起电性能下降或永久损坏。

超温损坏的原因主要包括功率MOSFET自身内部功率损耗过大、散热不良或环境温度过高等。

为了避免超温损坏，应根据功率MOSFET的热特性设计合理的散热系统，并控制输入功率使其在规定范围内。

此外，过电流损坏也是功率MOSFET常见的损坏模式之一、当输出电流超过功率MOSFET额定电流时，将导致器件内部的金属导线断裂或焦糊，进而导致器件永久损坏。

过电流损坏的原因主要包括负载过大、短路故障等。

为了避免过电流损坏，可以采用电流限制保护电路或过载保护电路等。

静电损坏也是功率MOSFET容易发生的损坏模式之一、静电放电会产生高压瞬态电流，这些电流可能会击穿功率MOSFET内部的绝缘层导致器件损坏。

为了避免静电损坏，通常在使用和维护功率MOSFET时需要注意防静电措施，如使用静电手环、电磁屏蔽等。

在实际设计和应用中，一般采取多种保护措施来降低功率MOSFET的损坏风险。

这些措施包括过压保护电路、超温保护电路、过电流保护电路、静电保护电路等。

通过合理选择和使用这些保护措施，可以有效地防止功率MOSFET的损坏并延长其使用寿命。

B01_陈桥梁_开关电源中MOSFET失效案例分析V1

id整改后surge电流波形220vac1300v90主要内容雪崩特性及失效分析体二极管特性及失效分析安全工作区及失效分析mosfet体二极管反向恢复电流llc变换器zvs状态下模态切换d2d2s2crlrs2crlrvairvairs1lmd1d2s1lmd1d2s2vaircrlrs2vaircrlrs1lmd1s1lmd1llc变换器zcs状态下模态切换d2d2s2crlrs2crlrvairvairs1lmd1d2s1lmd1d2s2vaircrlrs2vaircrlrs1lmd1s1lmd1llc变换器输出短路状态下波形llc变换器工作波形主要内容雪崩特性特性及失效分析体二极管特性及失效分析安全工作区及失效分析mosfet安全工作区soa案例
Surge改善对策
减小BUS残压 Uinpk
改善变压器饱和度
增加变压器磁通面积 Ae
增加变压器匝数 N
减小MOSFET开通时间 Ton
变压器Core变大，和原来的Bobbin不匹配
减小原边绕组的截面积，增加导通损耗
减小原边激磁电感Lp，通过略微增加气隙，开关频率增加，开关损耗增加
整改前surge电流波形 (220Vac, 1300V/90°)
抗雪崩能力测试电路
TJM–TC = PDM*ZθJC (t)
MOSFET雪崩能力
雪崩电流IAS和IAR :下图ID峰值单次雪崩能量EAS：一次性雪崩期间所能承受的能量，以Tch<=150℃ 为极限重复雪崩能量EAR：所能承受以一定频率反复出现的雪崩能量，以Tch<=150℃ 为极限
单次雪崩
Surge Case 3
700mA/32W LED PS Single stage Flyback
***11N70浪涌测试波形输入电压:230Vac/50Hz,输出：32W 通道1: MOS 漏源电压(黄色, 200V/每格); 通道2: Z2 母线电压(绿色, 200V/每格); 通道3:MOS 漏源电流(粉色, 5A/每格); Time: 5μs/每格漏源电压=832V 浪涌电压1400V/90º测试波形母线电压=805V 最大漏源电流=8.3A

MOSFET损坏原因分析及解决方法

MOSFET损坏原因分析及解决方法MOSFET损坏的原因分析及解决方法MOSFET是：（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），（Field Effect Trans istor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。

功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Meta l Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。

结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。

其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

2.功率MOSFET的结构和工作原理功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。

按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。

2.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。

导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSF ET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。

按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET （Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。

MOSFET的栅极失效分析

MOSFET的栅极失效分析MOSFET是一种常见的场效应晶体管，具有广泛的应用领域，包括模拟和数字电路、功率放大和开关等。

在使用过程中，MOSFET的栅极可能会出现失效，影响器件的性能和可靠性。

因此，对MOSFET的栅极失效进行分析和研究是至关重要的。

栅极失效是指MOSFET中栅极部分出现的问题，导致器件无法正常工作。

常见的栅极失效模式包括门电极-源极接触电阻的增加、栅极-源极介质层电容的降低、栅极金属铝的退化和栅极金属侵蚀等。

首先，门电极-源极接触电阻的增加可能是由于接触材料的退化或污染引起的。

这可能导致器件的导电性能下降，增加电阻，从而影响栅极信号的传输和想要的响应。

这种失效与材料选择、制造过程和环境因素密切相关。

为了减少这种失效的风险，可以选择合适的接触材料、提高加工工艺的稳定性和环境要求。

其次，栅极-源极介质层电容的降低可能是由于介质层的退化、损伤或污染引起的。

栅极-源极介质层的电容决定了MOSFET的开关速度和灵敏度。

如果电容值降低，栅极信号将不能有效地控制通道的导电性能。

降低栅极-源极介质层电容的原因可能包括长时间的工作环境、高温和电场应力等。

为了减少这种失效的风险，可以采用高质量的介质材料、合适的工艺参数和可靠的环境条件。

此外，栅极金属铝的退化和栅极金属侵蚀也是常见的栅极失效模式。

栅极金属退化可能是由于长时间的工作温度、氧化或电场应力引起的，这将导致栅极电阻的增加和栅极信号的损失。

栅极金属侵蚀可能是由于腐蚀性环境或腐蚀性物质的接触引起的，这将导致栅极导电性能的下降和电流的不稳定。

为了减少这种失效的风险，可以选择合适的栅极金属材料和保护层材料、提高器件的热稳定性和耐腐蚀性。

在MOSFET的栅极失效分析中，可以采用各种方法来识别和定位失效的位置。

例如，可以使用电子显微镜和X射线衍射等技术来观察和分析失效的结构和特征。

此外，还可以使用电性测试、热特性测试和退火等方法来评估MOSFET的性能和稳定性。

开关电源中MOSFET失效案例分析

开关电源中MOSFET失效案例分析开关电源是一种非常常见的电源供电方式，其中MOSFET是该电路中主要的关键元件之一、然而，由于各种原因，MOSFET可能会失效，导致电源无法正常工作。

本文将分析几个MOSFET失效的案例，并探讨其原因和解决方法。

首先，一个常见的MOSFET失效案例是通道过电流故障。

MOSFET的通道是电流从源极到漏极流过的区域，如果电流过大，会导致MOSFET损坏。

这种故障可能由于过载或短路引起。

例如，当电源输出短路时，电流会迅速上升，超出MOSFET的额定值。

此时，MOSFET通道会被过载，并且可能过热，从而导致失效。

解决这个问题的方法是使用过流保护电路或外部限流器。

第二个案例是MOSFET的栅极源极击穿。

MOSFET的栅极和源极之间有一个绝缘的氧化层来隔离两者。

然而，如果栅极与源极之间有过高的电压差，绝缘层可能会被击穿，导致失效。

这种情况可能由于过压或静电放电引起。

例如，当电源输入电压超出MOSFET的耐压范围时，高电压可能会导致击穿。

为了解决这个问题，可以使用过压保护电路或者静电保护电路来保护MOSFET。

第三个案例是热失效。

MOSFET工作时会产生一定的热量，但在设计和应用中必须保持温度在安全范围内。

如果MOSFET过热，可能会导致内部连接线或元件结构受损，从而失效。

过热可能由于过载、环境温度过高或散热不良等原因引起。

为了解决这个问题，可以采用散热效果良好的散热器或风扇来降低MOSFET的温度。

此外，确保电源设计能够适应负载，防止过载也非常重要。

另一个常见的MOSFET失效案例是击穿故障。

击穿是指在MOSFET工作时，耐压不足以阻止电流通过的情况。

这可能由于氧化层质量不好或外部电压过高引起。

解决这个问题的方法是使用耐压更高的MOSFET或者增强氧化层质量。

最后一个案例是压降失效。

MOSFET在导通状态下，源极和漏极之间会有一定的压降。

当压降超过MOSFET的耐受范围时，可能会导致MOSFET无法正常工作。

开关电源中MOSFET失效案例分析

开关电源中MOSFET失效案例分析开关电源是一种将输入电能转换为所需输出电能的电力转换装置。

其中MOSFET是开关电源中最常用的器件之一、然而，由于各种因素导致，MOSFET在开关电源中有时会出现失效的情况。

本文将通过分析一个MOSFET失效案例来探讨其原因和解决方案。

在一个500W的开关电源中，MOSFET失效的情况是输入电压正常，但输出电压为零。

这是一个很常见的问题，可能的原因有多种，例如过载、过热、短路等。

首先，我们需要检查MOSFET的工作环境和电气性能。

1.检查过载情况：运行过载可能导致MOSFET过热并失效。

通过测量输出电流，可以确定是否存在过载问题。

如果输出电流超过了MOSFET能承受的最大电流，就需要考虑增加散热措施或升级MOSFET。

2.检查温度：高温也是MOSFET失效的一个常见原因。

检查MOSFET的散热器是否正常工作，确保温度在安全范围内。

若温度过高，可以考虑改善散热条件或选用具有更低导通电阻的MOSFET。

3.检查电压：MOSFET工作在高电压环境下时容易出现失效。

检查输入电压是否超过了MOSFET的额定电压。

如果是，应该采取相应的措施，如增加电压稳定器来降低输入电压。

4.检查电流波形：电流波形不正常也可能导致MOSFET失效。

使用示波器观察输入和输出电流的波形，找出异常之处。

例如，波形不稳定、波形扭曲等问题可能表明其他元件故障。

5.检查驱动电路：MOSFET的驱动电路不当也可能导致失效。

检查驱动电路是否设计合理，驱动电流是否足够，输入电压是否达到要求等。

一旦确定了MOSFET失效的原因，就可以采取相应的解决方案。

例如，如果是因为过载导致的失效，可以考虑增加散热措施、降低负载电流、升级MOSFET等。

如果是因为温度过高导致的失效，可以增加散热器、改善散热条件等。

如果是因为电压问题导致的失效，可以增加电压稳定器、更换适合的MOSFET等。

此外，在设计和选择MOSFET时，应该考虑到工作环境、电气性能和可靠性等因素。

MOSFET烧毁BUG原因专题分析及对策报告

MOSFET烧毁BUG失效分析报告及对策一、故障信息目前，我司的多条产品线出现了量产生产或样机调试过程及S57的可靠性高温烧毁MOSFET（IRF7832）烧毁的故障BUG，故障尸体有十几例主板,出现莫名其妙的MOSFET 烧毁,更换烧毁MOSFET故障又不再重现,烧毁的严重情况也不同,有主板烧黑的,有不明显失效的.涉及MOSFET烧毁的故障范围基本呈现采用不同DC-DC控制器的板级电源和采用不同自举电路的板级电源方案.从这点可以推测MOSFET的烧毁失效BUG绝对不只一个BUG,至少有4个以上的BUG.根据不同产品板级电源设计差异，我们大致可以归类成以下三种：1、N CP5007（boost）+NCP5425+MOSFET。

2、自举电路+NCP5422+MOSFET。

3、自举电路+NCP5425+MOSFET。

各自的应用电路如下：1、NCP5007（boost）+NCP5425+MOSFET2、自举电路+NCP5422+MOSFET。

3、自举电路+NCP5425+MOSFET。

而且从上面的信息上看，比较乱，如上图红色位臵：同一个位臵，居然有上下管，还有转3.3V，因此可以认为，生产人员在记录故障的时候不是很仔细，也给查证工作带来一定的困扰，但是从最近的MOSFET烧毁事件（绿色），我们发现大都是上管出现了烧毁，而根据我们的分析NCP5425和CS5422不会出现上下管同时烧毁的可能.分析推论如下:1)我们收集的十几台MOSFET烧毁故障机逐一确定没有一台是下管MOSFET烧毁的,在持续2个月查证过程,烧毁MOSFET的重现验证几十次也从未发现一例下管烧毁案例2)我们和生产线确认维修员判断MOSFET烧毁不是焊接下来判断的,而是在线测试,我们尝试了一下,出现上管烧毁时,万用表在线测试MOSFET确实会出现短路档的”嘀”声告警,这是错误的测试方法3)目前生产线维修员对于上管和下管概念是模糊的,有一个MOSFET烧,就随便登记一种.导致我们分析上走了冤枉路经过上述排查,MOSFET烧毁专题的目标就更加明确:DC-DC 电路的上臂MOSFET烧毁BUG的失效分析.二、故障原因分析在Buck电路中，通常容易造成MOS管烧毁有多种原因,如：●Boost电压太低，不足以驱动上管，导致上管开通电阻太大烧毁。

MOSFET雪崩特性及电源案例解析

MOSFET雪崩特性及电源案例解析MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种非常重要的半导体器件，被广泛应用于电子电路中。

在正常工作的情况下，MOSFET可以提供很好的性能和稳定性。

然而，当MOSFET的工作电压超过特定的电压时，会发生雪崩击穿现象，导致器件的破坏。

本文将详细介绍MOSFET的雪崩特性，并结合电源案例对其进行解析。

雪崩击穿是指当MOSFET的漏结（Drain-Source）结电压超过其额定值时，电流突然大幅度增加，从而导致器件的不可逆破坏。

在一个MOSFET器件中，漏结结与源结之间形成了一个电场，当该电场造成的电压超过材料的击穿电压时，雪崩击穿现象就会发生。

MOSFET的雪崩特性与其结构有关。

根据结构的不同，可以将MOSFET分为2种类型：N沟道（N-channel）MOSFET和P沟道（P-channel）MOSFET。

对于N沟道MOSFET，当漏结结端的电压超过其额定值时，由于P型基底区（Body）和N型漏结区（Drain）之间形成的PN结反向偏置电压加大，电子和空穴会被强烈的电场加速，形成冲击离子化电流，导致雪崩现象的发生。

而P沟道MOSFET的雪崩击穿现象则与N沟道MOSFET相反，当源结电压超过其额定值时，阻挡层（Channel）和漏结结区之间形成的PN结反向偏置电压加大，导致电荷载流子穿越阻挡层，形成雪崩读出电流。

下面以一个电源案例来解析MOSFET的雪崩特性。

假设我们有一个MOSFET电源电路，输入电压为10V，通过升压变换器将其升压到50V，并驱动一个负载。

MOSFET的额定漏结电压为40V。

根据MOSFET的雪崩特性，当漏结电压超过40V时，MOSFET的雪崩击穿可能会发生。

在分析这个案例之前，我们需要先了解一下电源电路的工作原理。

升压变换器通过周期性开关，将输入电压转换为高电压输出。

开关管是MOSFET，负责控制输入电压的导通和截断。

当输入电压低于40V时，MOSFET处于截断状态，输出电压为0V。

MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)的失效原因分析

ON/OFF 悬空时，类似于三极管截止时集电极输出，此时 MOSFET 管 V1 关闭；ON/OFF 接地，类似于三极管饱和
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电力系统装备
Electric Power System Equipment
电子并形成了一个从漏极到源极的 N 型导电沟道，当 VGS 大于管子的开启电压时，N 沟道管开始导通，形成漏极电流 ID。这个开始形成沟道时的栅 - 源电压称为开启电压，用 VGS（th）表示。控制栅源电压 VGS 的大小改变了电场的强弱，就可以达到控制漏极电流 ID 的大小的目的，这是 MOSFET 管用电场来控制电流的一个重要特点。
增强型 MOSFET 管的漏极 D 和源极 S 之间有 2 个背靠背的 PN 结，当栅 - 源电压 VGS=0 时，即使加上漏 - 源电压 VDS，总有一个 PN 结处于反偏状态，漏 - 源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流 ID=0。
对于 N 沟道 MOSFET 管，若在栅 - 源极间加上正向电压，则栅极和硅衬底之间的 SiO2 绝缘层中便产生一个栅极指向 P 型硅衬底的电场，由于氧化层是绝缘的，栅极所加电压 VGS 无法形成电流，氧化层的两边就形成了一个电容，VGS 等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随之 VGS 逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边，就聚集大量的
因素共同作用导致了印制板的“漏电”，即非连通性阻抗下降。
通常 PCB 厂家根据自身制程能力及风险承受能力制定 CAF 等级标准：
（1）A 级——极度风险（孔间隙 15 mil 以下）（2）B 级——高度风险（孔间隙 15-25 mil）（3）C 级——有风险（25-33 mil）

开关电源失效分析报告

Others
Description and hints
Possible Cause
Suspect there is design marginal or application issue on the PSU. Suspect components with something wrong No abnormality was found on SMT. Suspect mechanical damage. No abnormity was found. No abnormity was found.
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Process Search 过程搜索
Plant Process Evaluation
The phenolic coating capacitor is easy to be damaged by mechanical strength. We can see the damaged mark between the lead and body from the above pictures. Analyzing the build procedure, the lead cutting of prework and MI maybe damage the capacitor. Therefore, we designed the experiment to find the root cause that it is plant process issue or incoming material issue. 对于此类陶瓷电容，易因受到机械应力而失效，从上面四个失效电容的图片可以看到，脚根处有被机械损伤的痕迹。分析生产流程，预加工切脚以及手工插件时有可能会损伤到电容。我们设计相关实验以验证是工厂流程造成还是来料造成。

LLC MOSFET 的失效模式

由于LLC有众多优良特性，目前应用越来越广，例如adapter, LED TV, telecom power, Ligh ti ng，medical power等等，甚至有些没有PFC的低端充电器都用LLC做，其输入电压，输出电流和输出电压都不是恒定电压，可见工程师对LLC的爱有多深了。

但是在平常的客户拜访中了解到LLC产品在产线或终端客户经常碰到低失效率的问题，所以今天介绍一下LLC的MOSFET在开机以及过载时的一个主要失效模式，这个话题有文章有讲过，但是很多工程师并没有刻意去了解过，今天再用中文总结一下。

对于小功率的LLC，多以半桥为主，简单的示意图如下。

两种工况，先看刚开机的情况，刚上电时谐振电容Cr上的电压没有建立起来（稳态工作时，该电容的中点电压应该是1/2的BUS电压），由于普通的LLC controller的占空比都是固定的50%，所以主变压器的原边可能会存在伏秒不平衡的状态，导致LLC的MOSFET硬开关，典型波形如下，可以看到上管（HVG）打第二个PWM时对应的谐振腔的电流相位是不对的。

再来看过载/短路时，LLC工作在容性模式的情况，先看一张DC gain对应的容性和感性区域的图，当开光频率低于第二谐振频率fr2时就是容性区域。

下图是一张工作在容性模式的图，可以看到下管（LVG）的最后一个PWM开通时对应的谐振腔电流相位也是不对的。

分析了上面两种工况，都是电流相位不对，MOSFET都存硬开关，所谓硬开关就是，当MOSFET开通时，电流没有反向流过体二极管，也就是说Vds的电压不为零，那为什么硬开关就会导致MOSFET 失效呢？下面详细介绍。

首先看一个普通高压MOSFET datasheet里面对dv/dt的AMR规格如，所谓AMR就是absolute maximum rating，就是说超过这个参数范围，MOSFET就有可能损坏。

我们发现有两个限制，其对应不同的条件，就是体二极管是否有反向恢复，对于没有反向恢复的这一项50V/ns，只是对之前的老MOSFET有限制，对于现代工艺的MOSFET，算是一个冗余的规定，由于习惯问题一直保留着，其实就算100V/ns的dv/dt加在管子上都不一定有问题。