本篇文章就“mosfet栅极悬空,加直流高压,是否危险”的问题,进行详细的分析,跟着小编一起来学习一下吧!
一、问题描述
起因:交流电机,全桥拓扑,双管并联代替单管,为了测试单管性能,另一管栅极悬空。
过程:小负载工作,一切正常;突加负载,爆管子;最大负载没有超过单管容量。
现象:上下桥直通。栅极悬空者都爆,正常驱动者个别存活。
二、分析过程
采用电容模型:严重说不通;
采用米勒效应法:有点意思,问题在于,电机正常工作时,就存在漏源极之间电压变化率,虽然大电流变化率会引起漏源极之间的电压快速变化。是大电流引起的吗?
其他说法:电磁干扰,是啊,怎么耦合的呢?
考虑mos的寄生电容模型如下:(栅极悬空)
DS突加直流电压,Cgd上的电压会发生剧烈变化,根据公式:
会瞬间感应出较大的冲击电流igd,由于栅极悬空,该电流无路可走,只能给Cgs充电,导致Vgs升高,当Vgs大于门槛电压Vth时,该mos误开通,导致桥臂直通炸管子。
另外, G级加下拉电阻是必须的,但是加下拉电阻的目的是防止空间电荷在Cgs上积累而导致栅极击穿,即给空间电荷提供一条泄放回路。在这种情况下,个人认为下拉电阻不会起到太大作用,请看下图:
DS突加直流电压,会导致瞬间冲击电流igd是肯定的了,关键就在于加了下拉电阻后igd是不是主要流经下拉电阻,而不给Cgs充电。答案是否,因为下拉电阻一般是10k的量级,而igd是高频冲击电流,电容在高频处的阻抗是很小的。从简单的分流原理就可以看出,igd大部分还是会给Cgs充电,导致mos误导通。
三、正确的做法
加入驱动电路,并把驱动拉低,给igd提供一条低阻抗的回路。如下图:
至于问题中为什么轻载时没问题重载有问题,就不细细分析了。就像有时候电源正负极接反了芯片还不会烧呢,一个错误的做法并不一定会导致器件的损坏,但分析这种“幸存”的原因,有些毫无意义!
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