MOS管的一個顯著特點是其高輸入電阻和小的柵-源極間電容。這種結構使得MOS管極易受到外部電磁場或靜電的影響,從而帶電。在靜電較強的環境下,電荷難以泄放,這增加了靜電擊穿的風險。
靜電擊穿的類型
1. 電壓型擊穿
電壓型擊穿發生在柵極的薄氧化層上,當靜電電壓超過氧化層的承受極限時,會導致氧化層擊穿,形成針孔,從而引起柵極與源極或漏極之間的短路。
2. 功率型擊穿
功率型擊穿則涉及金屬化薄膜鋁條的熔斷,這通常由于大電流通過細小的pn結或肖特基結時產生的瞬間高功率密度引起的局部過熱,導致結區熔化,最終造成柵極或源極開路。
MOS管的靜電敏感性
1. 環境因素
MOS管的靜電敏感性受環境因素影響很大。例如,在干燥的北方,靜電更容易產生,而南方潮濕的環境則不易產生靜電。溫度也是一個重要的影響因素,如在冬天不佩戴防靜電環的情況下接觸3DO型的MOS管,幾乎必然導致損壞。
2. 內部保護措施
隨著技術的發展,許多CMOS器件內部已經增加了IO口保護,提高了對靜電的防護能力。然而,直接用手接觸CMOS器件的管腳仍然是不建議的行為,因為這可能會影響管腳的可焊性。
靜電放電對MOS管的具體影響
1. 短時大電流的影響
靜電放電產生的是短時大電流,放電脈沖的時間常數遠小于器件散熱的時間常數。這種短時大電流通過面積很小的pn結或肖特基結時,會產生很大的瞬間功率密度,可能導致結區局部或多處熔化,使pn結短路,器件徹底失效。
2. 反偏與正偏PN結
反偏pn結比正偏pn結更容易發生熱致失效,因為在反偏條件下,大部分功率消耗在結區中心,而正偏時則多消耗在結區外的體電阻上。
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