MOS管安全工作区SOA

注：内容转自 广州致远电子有限公司《如何确保MOS管工作在安全区》

 

一、引出

        开关器件长期工作于高电压大电流状态，承受着很大的功耗，一但过压或过流就会导致功耗大增，晶圆结温急剧上升，如果散热不及时，就会导致器件损坏，甚至可能会伴随爆炸，非常危险。这里就衍生一个概念，安全工作区。 

        安全工作区：SOA（Safe operating area）是由一系列（电压，电流）坐标点形成的一个二维区域，开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲，只要器件工作在SOA区域内就是安全的，超过这个区域就存在危险。

二、与SOA有关的参数 

1、VDS（Drain-source voltage）：漏源电压标称值，反应的是漏源极能承受的最大的电压值；

2、IDM（Drain current(pulsed)）：漏源最大单脉冲电流（非重复脉冲），反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强度。

3、Rds(on)：MOS管源极与漏极之间的导通电阻。

 

三、SOA介绍

        如上图所示就是该MOS的安全工作区。

        最上面的红色横线代表了MOS管的最大电流限制IDM，如该MOS管的值为88A。

        最右边的绿色竖线代表了MOS管的最高耐压值Vds，如该MOS管的值为600V。

        左边的橙色斜线表示，当Vds还很小时，随着Vds增大，Vds与IDM满足欧姆定律：VDS = ID · RDS（ON）。因为在Vgs与温度一定的情况下，RDS（ON）近乎于常数，因此橙色线看起来像直线。

        右边的蓝色斜线表示了不同的单脉冲宽度下，VDS与IDM的关系。比如当脉冲宽度为10ms时，如果VDS为200V，那么对应到蓝色斜线上，可以得到IDM大约为1.5A的限制。

四、SOA的测量

使用电压探头测量MOS管的VDS电压，电流探头测量IDM，如果示波器支持SOA分析功能，就可以进行测试了。