MOS管的一个显著特点是其高输入电阻和小的栅-源极间电容。这种结构使得MOS管极易受到外部电磁场或静电的影响,从而带电。在静电较强的环境下,电荷难以泄放,这增加了静电击穿的风险。
静电击穿的类型
1. 电压型击穿
电压型击穿发生在栅极的薄氧化层上,当静电电压超过氧化层的承受极限时,会导致氧化层击穿,形成针孔,从而引起栅极与源极或漏极之间的短路。
2. 功率型击穿
功率型击穿则涉及金属化薄膜铝条的熔断,这通常由于大电流通过细小的pn结或肖特基结时产生的瞬间高功率密度引起的局部过热,导致结区熔化,最终造成栅极或源极开路。
MOS管的静电敏感性
1. 环境因素
MOS管的静电敏感性受环境因素影响很大。例如,在干燥的北方,静电更容易产生,而南方潮湿的环境则不易产生静电。温度也是一个重要的影响因素,如在冬天不佩戴防静电环的情况下接触3DO型的MOS管,几乎必然导致损坏。
2. 内部保护措施
随着技术的发展,许多CMOS器件内部已经增加了IO口保护,提高了对静电的防护能力。然而,直接用手接触CMOS器件的管脚仍然是不建议的行为,因为这可能会影响管脚的可焊性。
静电放电对MOS管的具体影响
1. 短时大电流的影响
静电放电产生的是短时大电流,放电脉冲的时间常数远小于器件散热的时间常数。这种短时大电流通过面积很小的pn结或肖特基结时,会产生很大的瞬间功率密度,可能导致结区局部或多处熔化,使pn结短路,器件彻底失效。
2. 反偏与正偏PN结
反偏pn结比正偏pn结更容易发生热致失效,因为在反偏条件下,大部分功率消耗在结区中心,而正偏时则多消耗在结区外的体电阻上。
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