場(chǎng)效應(yīng)管的靜電擊穿,mos管靜電擊穿原因-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2025-02-10
MOS管是一個(gè)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(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電（少量電荷就可能在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（想想U(xiǎn)=Q/C）將管子損壞），又因在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合難于泄放電荷，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(fā)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(kāi)路或者是源極開(kāi)路。JFET管和MOS管一樣，有很高的輸入電阻，只是MOS管的輸入電阻更高。
MOS管的輸入電阻很高，而柵源極間電容又非常小，所以極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。
雖然MOS輸入端有抗靜電的保護(hù)措施，但仍需小心對(duì)待，在存儲(chǔ)和運(yùn)輸中最好用金屬容器或者導(dǎo)電材料包裝，不要放在易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。
組裝、調(diào)試時(shí)，工具、儀表、工作臺(tái)等均應(yīng)良好接地。要防止操作人員的靜電干擾造成的損壞，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(duì)器件引線矯直彎曲或人工焊接時(shí)，使用的設(shè)備必須良好接地。
MOS電路輸入端的保護(hù)二極管，其導(dǎo)通時(shí)電流容限一般為1mA，在可能出現(xiàn)過(guò)大瞬態(tài)輸入電流（超過(guò)10mA）時(shí)，應(yīng)串接輸入保護(hù)電阻。因此應(yīng)用時(shí)可選擇一個(gè)內(nèi)部有保護(hù)電阻的MOS管應(yīng)。
還有由于保護(hù)電路吸收的瞬間能量有限，太大的瞬間信號(hào)和過(guò)高的靜電電壓將使保護(hù)電路失去作用。所以焊接時(shí)電烙鐵必須可靠接地，以防漏電擊穿器件輸入端，一般使用時(shí)，可斷電后利用電烙鐵的余熱進(jìn)行焊接，并先焊其接地管腳。
MOS是電壓驅(qū)動(dòng)元件，對(duì)電壓很敏感，懸空的G很容易接受外部干擾使MOS導(dǎo)通，外部干擾信號(hào)對(duì)G-S結(jié)電容充電，這個(gè)微小的電荷可以儲(chǔ)存很長(zhǎng)時(shí)間。在試驗(yàn)中G懸空很危險(xiǎn)，很多就因?yàn)檫@樣爆管，G接個(gè)下拉電阻對(duì)地，旁路干擾信號(hào)就不會(huì)直通了，一般可以10~20K。
這個(gè)電阻稱為柵極電阻，作用1：為場(chǎng)效應(yīng)管提供偏置電壓；作用2：起到瀉放電阻的作用（保護(hù)柵極G~源極S）。作用2原理：保護(hù)柵極G~源極S：場(chǎng)效應(yīng)管的G-S極間的電阻值是很大的，這樣只要有少量的靜電就能使他的G-S極間的等效電容兩端產(chǎn)生很高的電壓，如果不及時(shí)把這些少量的靜電瀉放掉，他兩端的高壓就有可能使場(chǎng)效應(yīng)管產(chǎn)生誤動(dòng)作，甚至有可能擊穿其G-S極；這時(shí)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(hù)場(chǎng)效應(yīng)管的作用。
MOS管受到靜電擊穿是因?yàn)殪o電放電可以在MOS管的柵極和源/漏極之間產(chǎn)生足夠高的電場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)致氧化層內(nèi)的電子穿越氧化層，形成通道，從而引發(fā)漏電流。
MOS擊穿兩種類型：
反向擊穿（Reverse Bias Breakdown）：當(dāng)在MOS管的柵極和源/漏極之間施加反向電壓時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度可能足夠大，使氧化層內(nèi)的電子能夠穿越氧化層，形成導(dǎo)通通道，導(dǎo)致漏電流增加。
通道擊穿（Channel Punchthrough）：當(dāng)在MOS管的源和漏極之間施加足夠高的正向電壓時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度也可能足夠大，使氧化層內(nèi)的電子能夠穿越氧化層，連接源和漏極，短路了通道，導(dǎo)致漏電流增加。
防止MOS擊穿措施：
增加氧化層厚度：增加氧化層的厚度可以提高擊穿電壓，降低擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。但這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能的犧牲，因?yàn)楦竦难趸瘜訒?huì)減小柵極控制通道的效率。
使用防擊穿設(shè)計(jì)：現(xiàn)代MOS器件通常使用防擊穿設(shè)計(jì)，包括使用特殊的結(jié)構(gòu)和材料，以提高抗擊穿能力。
靜電保護(hù)器件：GS電阻（Gate-Source Resistor）可以用于保護(hù)MOS管免受靜電擊穿的影響。GS電阻將柵極與源極之間連接，通過(guò)限制柵極電壓上升速度來(lái)降低靜電放電的影響。這有助于減輕靜電擊穿風(fēng)險(xiǎn)，但也可能會(huì)影響設(shè)備的性能。
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