PMOS通常用在高端開關(guān)、源極接電源、柵極驅(qū)動(dòng)電壓相對(duì)源極為負(fù),且工作在關(guān)閉狀態(tài)下電壓應(yīng)力最大,容易導(dǎo)致Vgs過(guò)壓(柵源擊穿)、Vds(漏源擊穿)。以下分別分析兩者被擊穿的原因:
核心狀態(tài):關(guān)閉狀態(tài)
在PMOS作為高端開關(guān)且完全關(guān)斷時(shí):
Vgs ≈ 0V (假設(shè)柵極被驅(qū)動(dòng)電路拉到地電位)
Vds ≈ -VDD (漏極為輸入電壓,源極為輸出電壓/負(fù)載端;對(duì)于PMOS,關(guān)斷時(shí)Vds為負(fù)值,其絕對(duì)值等于電源電壓)。
Vgs過(guò)壓(柵源擊穿)
直接原因:Pmos管驅(qū)動(dòng)電壓直接超過(guò)規(guī)格書范圍(例如,用24V驅(qū)動(dòng)20V的管子)
間接原因:
驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O引線過(guò)長(zhǎng),與地平面形成寄生電感。在關(guān)斷瞬間產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)疊加原本驅(qū)動(dòng)電壓上,從而超過(guò)耐壓值。
源極電位突變引起的“米勒耦合”效應(yīng):當(dāng)漏極電位因負(fù)載或干擾發(fā)生劇烈跳變(dV/dt很高)時(shí),這個(gè)變化會(huì)通過(guò)柵漏寄生電容Cgd耦合到柵極,導(dǎo)致柵極電壓被“撬動(dòng)”,可能瞬間超出安全范圍。這在有感性負(fù)載的電路中很常見。
靜電放電:人體或工具攜帶的靜電直接注入柵極引腳,電壓可達(dá)數(shù)千伏,足以立即擊穿柵氧。
Vds(漏源擊穿)
直接原因:漏源級(jí)電壓差直接超過(guò)VDD,甚至超過(guò)規(guī)格書范圍、漏源級(jí)流過(guò)的電流超過(guò)規(guī)格書范圍。
間接原因:
應(yīng)用于感性負(fù)載開關(guān)時(shí),漏源級(jí)電壓疊加反電動(dòng)勢(shì)電壓,從而燒毀。當(dāng)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),反向電動(dòng)勢(shì)加強(qiáng),且反向電動(dòng)勢(shì)極性為下正上負(fù),mos管漏極存在一個(gè)大的負(fù)過(guò)沖電壓,Vds大幅度拉高從而在容易超過(guò)PMOS管的Vds(max),導(dǎo)致器件被瞬間擊穿損壞。
應(yīng)用于感性負(fù)載開關(guān)時(shí),關(guān)斷狀態(tài)下,電感電流急劇變化(di/dt極大),極其容易超過(guò)規(guī)格范圍。
電源電壓突變:熱插拔、電網(wǎng)波動(dòng)、其他大功率設(shè)備啟停導(dǎo)致電源線上出現(xiàn)浪涌電壓。
總結(jié):在設(shè)計(jì)PMOS開關(guān)電路時(shí),必須對(duì)這兩個(gè)電壓應(yīng)力路徑分別進(jìn)行針對(duì)性防護(hù)。




