MOS输入电子很高,为什么一遇到静电就不行了?

在电子领域,MOS 管是一种常用的器件,但其在静电环境下较为脆弱,同时栅源下拉电阻也有着重要作用。下面为您详细解析。

一、MOS 管为何易受静电影响

MOS 管属于 ESD 敏感器件,它的输入电阻极高,而栅 - 源极间电容却极小。这一特性使得它极易受外界电磁场或静电感应而带电。在静电较强的环境中,电荷难以泄放,从而容易引发静电击穿。

静电击穿主要有两种类型。电压型击穿,是指栅极的薄氧化层被击穿,形成针孔,导致栅极与源极或栅极与漏极短路;功率型击穿,则是金属化薄膜铝条熔断,造成栅极或源极开路。

二、MOS 管被击穿的原因及应对方案

一方面,由于 MOS 管输入电阻高、栅源极间电容小,少量电荷就能在极间电容上形成高电压(U = Q/C),进而损坏管子。尽管 MOS 输入端有抗静电保护措施,但在实际操作中仍需格外小心。在存储和运输时,最好使用金属容器或导电材料进行包装,避免放置在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。在组装、调试过程中,工具、仪表、工作台等都要良好接地。操作人员应避免穿着尼龙、化纤衣服,手或工具接触集成块前先接地。对器件引线进行矫直弯曲或人工焊接时,所用设备也必须接地良好。

另一方面,MOS 电路输入端的保护二极管导通时电流容限一般为 1mA。当可能出现超过 10mA 的过大瞬态输入电流时,应串接输入保护电阻。在应用中,可选择内部有保护电阻的 MOS 管。另外,由于保护电路吸收瞬间能量有限,过大的瞬间信号和过高的静电电压会使保护电路失效。因此,焊接时电烙铁要可靠接地,防止漏电击穿器件输入端。一般操作时,可断电后利用电烙铁余热焊接,并先焊接地管脚。

三、MOS 栅源极下拉电阻的作用

MOS 管作为电压驱动元件,对电压极为敏感。悬空的栅极(G)很容易受到外部干扰而使 MOS 导通,外部干扰信号会对 G - S 结电容充电,且这个微小电荷能长时间储存。在实验中,G 极悬空存在很大风险,容易导致爆管。

在 G 极与地之间接入一个 10 - 20K 的下拉电阻,即栅极电阻。它有两个重要作用:一是为场效应管提供偏置电压;二是起到泻放电阻的作用,保护栅极 G - 源极 S。由于场效应管 G - S 极间电阻很大,少量静电就能在等效电容两端产生高电压。若不及时泻放静电,高压可能使场效应管误动作甚至击穿 G - S 极。而栅极与源极间的电阻能将静电泻放掉,从而保护场效应管。

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