mos管原理及幾種常見失效分析
mos管是金屬（metal）—氧化物（oxide）—半導體（semiconductor）場效應晶體管，或者稱是金屬—絕緣體（insulator）—半導體。mos管的source和drain是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數情況下，這個兩個區(qū)是一樣的，即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
mos管—工作原理
mos管的工作原理（以N溝道增強型mos場效應管）它是利用VGS來控制“感應電荷”的多少，以改變由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況，然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質的N區(qū)接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。
mos管—N型/P型
mosFET可以分成增強型和耗盡型，每一種又可以分成N溝道和P溝道。
不過現實中，耗盡型的類型很少，而P溝道也比較少，最多的就是N溝道增強型mosFET，也就是增強型N-mosFET。
大部分mos管的外觀極其類似，常見的封裝種類有TO252，TO220，TO92，TO3，TO247等等，但具體的型號有成千上萬種，因此光從外觀是無法區(qū)分的。對于不熟悉型號，經驗又比較少的人來說，比較好的方法就是查器件的datasheet（pdf格式，一般是英文），里面會詳細告訴你，它的類型和具體參數，這些參數對于你設計電路極有用。
我們區(qū)分類型，一般就是看型號，比如IRF530，IRF540，IRF3205，IRPF250等這些都是很常見的增強型N-mosFET，而對應的IRF9530，IRF9540就是增強型P-mosFET，耗盡型的兩種，我至今還沒在實際電路中看到過具體的器件。
結型管（J-FET）與mosFET并不互相包含，反而是并列關系，這兩種是場效應管的兩種類型，而JFET也可以分成N-JFET和P-JFET兩種，像2SK117，2SK596都是常見的N-JFET型號，不過P-JFET的具體型號我還沒見過，一般都融入了集成電路設計（IC設計）中。
無論N型或者P型mos管，其工作原理本質是一樣的。mos管是由加在輸入端柵極的電壓來控制輸出端漏極的電流。mos管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會發(fā)生像三極管做開關時的因基極電流引起的電荷存儲效應，因此在開關應用中，mos管的開關速度應該比三極管快。
Nmos的特性：Vgs大于一定的值就會導通，適合用于源極接地時的情況（低端驅動），只要柵極電壓達到一定電壓（如4V或10V， 其他電壓，看手冊）就可以了。
Pmos的特性：Vgs小于一定的值就會導通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅動）。但是，雖然Pmos可以很方便地用作高端驅動，但由于導通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅動中，通常還是使用Nmos。
mos管—失效的6大原因
mos管的source和drain是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數情況下，這個兩個區(qū)是一樣的，即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
目前在市場應用方面，************的是消費類電子電源適配器產品。而mos管的應用領域排名第二的是計算機主板、NB、計算機類適配器、LCD顯示器等產品，隨著國情的發(fā)展計算機主板、計算機類適配器、LCD顯示器對mos管的需求有要超過消費類電子電源適配器的現象了。
第三的就屬網絡通信、工業(yè)控制、汽車電子以及電力設備領域了，這些產品對于mos管的需求也是很大的，特別是現在汽車電子對于mos管的需求直追消費類電子了。
下面對mos失效的原因總結以下六點，然后對1，2重點進行分析：
1：雪崩失效（電壓失效），也就是我們常說的漏源間的BVdss電壓超過mosFET的額定電壓，并且超過達到了一定的能力從而導致mosFET失效。
2：SOA失效（電流失效），既超出mosFET安全工作區(qū)引起失效，分為Id超出器件規(guī)格失效以及Id過大，損耗過高器件長時間熱積累而導致的失效。
3：體二極管失效：在橋式、LLC等有用到體二極管進行續(xù)流的拓撲結構中，由于體二極管遭受破壞而導致的失效。
4：諧振失效：在并聯使用的過程中，柵極及電路寄生參數導致震蕩引起的失效。
5：靜電失效：在秋冬季節(jié)，由于人體及設備靜電而導致的器件失效。
6：柵極電壓失效：由于柵極遭受異常電壓尖峰，而導致柵極柵氧層失效。
雪崩失效分析（電壓失效）
到底什么是雪崩失效呢，簡單來說mosFET在電源板上由于母線電壓、變壓器反射電壓、漏感尖峰電壓等等系統電壓疊加在mosFET漏源之間，導致的一種失效模式。簡而言之就是由于就是mosFET漏源極的電壓超過其規(guī)定電壓值并達到一定的能量限度而導致的一種常見的失效模式。
下面的圖片為雪崩測試的等效原理圖，做為電源工程師可以簡單了解下。
可能我們經常要求器件生產廠家對我們電源板上的mosFET進行失效分析，大多數廠家都僅僅給一個EAS.EOS之類的結論，那么到底我們怎么區(qū)分是否是雪崩失效呢，下面是一張經過雪崩測試失效的器件圖，我們可以進行對比從而確定是否是雪崩失效。
雪崩失效的預防措施
雪崩失效歸根結底是電壓失效，因此預防我們著重從電壓來考慮。具體可以參考以下的方式來處理。
1：合理降額使用，目前行業(yè)內的降額一般選取80%-95%的降額，具體情況根據企業(yè)的保修條款及電路關注點進行選取。
2：合理的變壓器反射電壓。
3：合理的RCD及TVS吸收電路設計。
4：大電流布線盡量采用粗、短的布局結構，盡量減少布線寄生電感。
5：選擇合理的柵極電阻Rg。
6：在大功率電源中，可以根據需要適當的加入RC減震或齊納二極管進行吸收。
SOA失效（電流失效）
再簡單說下第二點，SOA失效
SOA失效是指電源在運行時異常的大電流和電壓同時疊加在mosFET上面，造成瞬時局部發(fā)熱而導致的破壞模式?；蛘呤切酒c散熱器及封裝不能及時達到熱平衡導致熱積累，持續(xù)的發(fā)熱使溫度超過氧化層限制而導致的熱擊穿模式。
關于SOA各個線的參數限定值可以參考下面圖片。
1：受限于最大額定電流及脈沖電流
2：受限于最大節(jié)溫下的RDSON。
3：受限于器件最大的耗散功率。
4：受限于最大單個脈沖電流。
5：擊穿電壓BVDSS限制區(qū)
我們電源上的mosFET，只要保證能器件處于上面限制區(qū)的范圍內，就能有效的規(guī)避由于mosFET而導致的電源失效問題的產生。
這個是一個非典型的SOA導致失效的一個解刨圖，由于去過鋁，可能看起來不那么直接，參考下。
SOA失效的預防措施：
1：確保在最差條件下，mosFET的所有功率限制條件均在SOA限制線以內。
2：將OCP功能一定要做精確細致。
在進行OCP點設計時，一般可能會取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多，然后就根據IC的保護電壓比如0.7V開始調試RSENSE電阻。有些有經驗的人會將檢測延遲時間、CISS對OCP實際的影響考慮在內。但是此時有個更值得關注的參數，那就是mosFET的Td（off）。它到底有什么影響呢，我們看下面FLYBACK電流波形圖（圖形不是太清楚，十分抱歉，建議雙擊放大觀看）。
從圖中可以看出，電流波形在快到電流尖峰時，有個下跌，這個下跌點后又有一段的上升時間，這段時間其本質就是IC在檢測到過流信號執(zhí)行關斷后，mosFET本身也開始執(zhí)行關斷，但是由于器件本身的關斷延遲，因此電流會有個二次上升平臺，如果二次上升平臺過大，那么在變壓器余量設計不足時，就極有可能產生磁飽和的一個電流沖擊或者電流超器件規(guī)格的一個失效。
3：合理的熱設計余量，這個就不多說了，各個企業(yè)都有自己的降額規(guī)范，嚴格執(zhí)行就可以了，不行就加散熱器。
