来了，就发原创创，希望对大家有用。

开关电源中功率MOSFET损坏模式及分析

结合功率MOSFET管失效分析图片不同的形态，论述了功率MOSFET管分别在过电流和过电压条件下损坏的模式，并说明了产生这样的损坏形态的原因，也分析了功率MOSFET管在关断及开通过程中，发生失效形态的差别，从而为失效是在关断还是在开通过程中发生损坏提供了判断依据。给出了测试过电流和过电压的电路图。

可以打开

Thank a lot!

同时，也分析了功率MOSFET管在动态老化测试中慢速开通及在电池保护电路应用中慢速关断时，较长时间工作在线性区时，损坏的形态。最后，结合实际的应用，论述了功率MOSFET通常会产生过电流和过电压二种混合损坏方式损坏机理和过程。

目前，功率MOSFET管广泛地应用于开关电源系统及其它的一些功率电子电路中，然而，在实际的应用中，通常，在一些极端的边界条件下，如系统的输出短路及过载测试，输入过电压测试以及动态的老化测试中，功率MOSFET有时候会发生失效损坏。工程师将损坏的功率MOSFET送到半导体原厂做失效分析后，得到的失效分析报告的结论通常是过电性应力EOS，无法判断是什么原因导致MOSFET的损坏。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

本文将通过功率MOSFET管的工作特性，结合失效分析图片中不同的损坏形态，系统的分析过电流损坏和过电压损坏，同时，根据损坏位置不同，分析功率MOSFET管的失效是发生在开通的过程中，还是发生在关断的过程中，从而为设计工程师提供一些依据，来找到系统设计的一些问题，提高电子系统的可靠性。

不错的资料，学习啦

1 过电压和过电流测试电路<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

过电压测试的电路图如图1(a)所示，选用40V的功率MOSFET：AON6240，DFN5*6的封装。其中，所加的电源为60V，使用开关来控制，将60V的电压直接加到AON6240的D和S极，熔丝用来保护测试系统，功率MOSFET损坏后，将电源断开。测试样品数量：5片。

过电流测试的电路图如图2(b)所示，选用40V的功率MOSFET：AON6240，DFN5*6的封装。首先合上开关A，用20V的电源给大电容充电，电容C的容值：15mF，然后断开开关A，合上开关B，将电容C的电压加到功率MOSFET的D和S极，使用信号发生器产生一个电压幅值为4V、持续时间为1秒的单脉冲，加到功率MOSFET的G极。测试样品数量：5片。

做个标记 等下再看

2 过电压和过电流失效损坏

将过电压和过电流测试损坏的功率MOSFET去除外面的塑料外壳，对露出的硅片正面失效损坏的形态的图片，分别如图2(a)和图2(b)所示。

从图2(a)可以看到：过电压的失效形态是在硅片中间的某一个位置产生一个击穿小孔洞，通常称为热点，其产生的原因就是因为过压而产生雪崩击穿，在过压时，通常导致功率MOSFET内部寄生三极管的导通，由于三极管具有负温度系数特性，当局部流过三极管的电流越大时，温度越高，而温度越高，流过此局部区域的电流就越大，从而导致功率MOSFET内部形成局部的热点而损坏。

硅片中间区域是散热条件最差的位置，也是最容易产生热点的地方，可以看到，上图中，击穿小孔洞即热点，正好都位于硅片的中间区域。

在过流损坏的条件下，图2(b )的可以看到：所有的损坏位置都是发生的S极，而且比较靠近G极，因为电容的能量放电形成大电流，全部流过功率MOSFET，所有的电流全部要汇集中S极，这样，S极附近产生电流 集中，因此温度最高，也最容易产生损坏。

注意到，在功率MOSFET内部，是由许多单元并联形成的，如图3(a)所示，其等效的电路图如图3(b )所示，在开通过程中，离G极近地区域，VGS的电压越高，因此区域的单元流过电流越大，因此在瞬态开通过程承担更大的电流，这样，离G极近的S极区域，温度更高，更容易因过流产生损坏。

确实很明了。最近炸好几次管子了，就是不知道咋坏的
大侠可否把电流损坏的点用红色表示出来，这样比较醒目。不然像我这么眼力不好而且又笨的人很难看出来。多谢！分析的很好。 图中加红圈圈的地方，就是损坏的BURN MARK 要有工具才能这样看哦

楼主，请教个问题，GS之间短路是怎么回事？

“由于三极管具有负温度系数特性，当局部流过三极管的电流越大时”对此句不了解，是负温度系数特性吗？

见以前本人发的一个贴子，有比较详细的说明: http://bbs.dianyuan.com/topic/558559

原创:理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性:正温度系数?不,有正和负温度系数双重特性

感觉您分析的很深入，能讲讲如何判断MOS管的损坏是由于雪崩击穿吗，单从损坏后的MOS管能判断出来吗，如果加的电压没有达到允许的Vds是不是就不会出现雪崩击穿现象呢，最近经常烧管子，求高手指导，谢谢了。

3 过电压和过电流混合失效损坏<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

在实际应用中，单一的过电流和过电流的损坏通常很少发生，更多的损坏是发生过流后，由于系统的过流保护电路工作，将功率MOSFET关断，这样，在关断的过程中，发生过压即雪崩。从图4可以看到功率MOSFET先过流，然后进入雪崩发生过压的损坏形态。

可以看到，和上面过流损坏形式类似，它们也发生在靠近S极的地方，同时，也有因为过压产生的击穿的洞坑，而损坏的位置远离S极，和上面的分析类似，在关断的过程，距离G极越远的位置，在瞬态关断过程中，VGS的电压越高，承担电流也越大，因此更容易发生损坏。

好贴啊~~ 楼主 图4中过压击穿的洞坑在哪？能否标示出来？ 好贴 菜鸟学习中 顶一个

请教楼主：

过压与过流损坏的顺序问题，是否存在先进入雪崩区，然后雪崩击穿MOSFET，从而引起过流损坏的现象？

如果有，其损坏的具体机理跟先过流后过压的损坏机理有何不同？有没有相关的资料图片共享

谢谢

过压损坏多半会开路，貌似存在再过流损坏的可能性教小

呵呵，兄弟，其实不管是over voltage还是over current损坏，都有其不同的物理表象

adlsong分析的非常到位，所以想更深层次的了解下

如果过压将GD打成短路，电流再一冲，如果电源保护不好的话，就看到急剧的过流现象， 其实不管过流还是过压，核心的思想仍然是温度，而且大多实际的应用都是局部的过热，因此是否损坏机理在于：1是否产生过热。2过热是否可以及时的散出去。通常大电流关断时，由于回路的电感存在，电流越大，器件越可能就会进入雪崩.

4 线性区大电流失效损坏

在电池充放电保护电路板上，通常，负载发生短线或过流电，保护电路将关断功率MOSFET，以免电池产生过放电。但是，和通常短路或过流保护快速关断方式不同，功率MOSFET以非常慢的速度关断，如下图5所示，功率MOSFET的G极通过一个1M的电阻，缓慢关断。从VGS波形上看到，米勒平台的时间高达5ms。米勒平台期间，功率MOSFET工作在放大状态，即线性区。

功率MOSFET工作开始工作的电流为10A，使用器件为AO4488，失效的形态如图5(c)所示。当功率MOSFET工作在线性区时，它是负温度系数，局部单元区域发生过流时，同样会产生局部热点，温度越高，电流越大，导致温度更一步增加，然后过热损坏。可以看出，其损坏的热点的面积较大，是因为此区域过一定时间的热量的积累。另外，破位的位置离G极较远，损坏同样发生的关断的过程，破位的位置在中间区域，同样，也是散热条件最差的区域.

另外，在功率MOSFET内部，局部性能弱的单元，封装的形式和工艺，都会对破位的位置产生影响

另外，一些电子系统在起动的过程中，芯片的VCC电源，也是功率MOSFET管的驱动电源建立比较慢，如在照明中，使用PFC的电感绕组给PWM控制芯片供电，这样，在起动的过程中，功率MOSFET由于驱动电压不足，容易进入线性区工作。在进行动态老化测试的时候，功率MOSFET不断的进入线性区工作，工作一段时间后，就会形成局部热点而损坏。

使用AOT5N50作测试，G极加5V的驱动电压，做开关机的重复测试，电流ID=3，工作频率8Hz重复450次后，器件损坏，波形和失效图片如图6(b)和(c)所示。可以看到，器件形成局部热点，而且离G极比较近，因此，器件是在开通过程中，由于长时间工作线性区产生的损坏。

图6(a)是器件 AOT5N50在一个实际应用中，在动态老化测试过程生产失效的图片，而且测试实际的电路，起动过程中，MOSFET实际驱动电压5V，MOSFET工作在线性区，失效形态和图6(b)相同。

有人看，没有人回？hehe

学习了，谢谢

这绝对是最权威的失效分析，这个问题也是开关电源失效的最多原因，LZ能否再谈下怎样控制这类问题呢？ 因为对这些问题现在只能学习，所以多数人就没回答，呵呵。

Perfect！

其实所有的分立器件在做失效分析时都可以采取类似的方式。

好东西~！

楼主继续啊...

路过,看到好帖子当然得留下点什么 谢楼主的分析，可是不知用什么可以拆开和你一样完整的芯片。我都是爆力拆开，早就一片稀烂。

好家伙，有图有真相

高水平的帖子，必须回复，鼓励

1.也没有说明哪个管子的失效波形

2.存在一个死区时间的问题

测试电路是不是图5所示的（a)图呀

不管过流还是过压都是二次击穿损坏

你好，楼主，我真在做一个H桥电路，在调试的工程中经常会出现坏管子的情况，DS短路，器件的电压电流的余量留的很大，驱动电路测试也问题不大。能帮忙分析有什么可能导致少管子吗？ 楼主，我现在电池包做短路测试很难通过。关断快Vds超，MOS管进入雪崩。关断慢，MOS管热击穿。有什么好方法吗?

图一：关断快

关断慢

more people read but no one give the comment 不是没人提意见，主要是超出了电子学范围，属材料学科的基础分析。看得出楼主已进入本例分析到很深的领域，而且电子基础也很高，不继续真的太可惜了。 期待后面的内容

非常好的文章，对失效问题的准确分析，进而避免再次发生，楼主功力很深。

我有做240W的电源坏了很多MOS 管，没有击穿和其它明显变化的阻值，而峰值电压是460V,用的是20N60.

帮忙分析下

哇哈哈哈哈 来围观好贴~~
看来只有我这个工兵报到了！烧管子是我最常见的！来学习

只围观，不发言，呵呵，不象你的风格<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

学习了，谢谢分享 谢谢分享经验。

good
plase

这分析确实很到位，这都属于固体物理的内容了，一般的电子工程师还真很难分析到这一层面

固体物理学跟材料有极大的关系

mosfet失效，归结起来有，瞬间功率过高，温度升高，导致管子失效

非常好，长见识了 其实一直在找这方面的资料，只不过像这种资料一般都是大公司很内部的资料了，很少有发出来的，今天在这里看到很惊喜，希望楼主继续，也好像楼主都学习学习！ 许多公司内部也没有这样的资料，许多人没去研究它，也不想研究它，至于原因，大家都知道的。 那可不一定，一般大厂生产时发现MOS管坏了都要求返回原厂分析并给出8D报告的，他们不研究怎么能得出结论啊。 呵呵，8d报告你觉得有用吗？那个报告是给QA部门看的，研发看的是FA报告，我不知道你看过一些公司FA报告了，你是不是觉得不同公司FA报告基本差不多？你看了觉得他们分析对你有价值吗？如果不看本贴上面内容？ 以前看过一些报告，有些写的还可以，和上面有些像，有些就是应付人的，说什么过功率算坏，呵呵、、、说了和没说一样。

最近电源失效比较多，老板天天催着解决问题，但是供应商的8D报告好假，每次说的有一样。

没有什么参考价值

学习了 学习了，留个记号 呵呵呵呵 楼主，能说说mos管子过压和过流之后，G，D，S极的导通情况么？在实际中，我遇到了有的是SD导通，有的是全通，这是什么损坏情况啊？还有就是管子炸的与塑封分离了

损坏的模式以及GDS是开路还是短路，和工作的条件以及封装的类型有相当大的关系，实际上短路的情况比较多，而开路的情况大多情况下是内部封装的打线在大电流冲击下烧断路。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

从我个人经验看，管子炸的与塑封分离，则过压，而且通常是过压得非常多的可能性比较大。

我是做电池保护板的，我碰到的管子炸裂都是线性区过电流。管子能炸开说明内部短时间集聚大量能量~ 这个很好，向adlsong学习。 这个帖子真不错，支持楼主继续~ 不错，学习了

楼主很专业，但你所说的细微现象，对于一般的人来说（类似我之类的），很难把握得到！

,讲的非常好！ 受益匪浅 受益匪浅 非常好，顶一个！

理论结合实际

好帖,学习了 楼主顺便告诉我们自己怎么把坏管拆开吧，送到原厂去分析太拖时间了。 我也想知道用什么工具拆开合观察的，肉眼能看清那些小孔吗？ 最近炸管厉害啊 都怕了！

用酸去腐蚀塑封料，完成后就可以在显微镜下看到，腐蚀要有经验一定注意安全

氰氟酸，要注意安全，通风等

楼主辛苦了，支持下！

深圳有很多这种做半导体产品分析的公司，decap的价格100元/颗左右。

自己decap就要注意通风， 还要加热煮。

一直看到最后，确实很精辟！学习了

learn to learn

果真是好帖

一直都在寻找这种帖子

好贴，马克下

留个 印，

好贴，学习……

好贴值得学习啊。各位大侠们请帮忙分析一下这个图片是什原因导致损坏的，谢谢了。

超越幻想:请教你用什么方法将盖子去掉的?谢谢 应该是专用的开封仪器开的，一般的很难开的这么好看

这个是在南山区宜特公司开盖的。

看着像过流损坏，绑定线脱落了 关于MOS的失效，很受益。

楼主好帖，受益非浅呀。支持继续讲解

好贴，学习……

学习中！

请教楼主，我一个功率PMOS的G极接驱动器，如图，R1为NW电阻串POLY电阻，R2为POLY电阻，POLY电阻是负温的，NW电阻是正温的，就是只有在功率管关断时做了温度系数补偿，这样做减慢了功率管在高温下的关断速度，请问这是基于什么考虑呢？求教！

学习了！ 楼主，MOS管中Qrr在BUCK-BOOST中有很大的副作用么？会不会制造炸MOS管的现象. 楼主，MOS管中Qrr在BUCK-BOOST中有很大的副作用么？会不会制造炸MOS管的现象.现我选用的MOS管2N65型号其Qrr比士兰等牌MOS管的Qrr大15万倍，且会出现不规律的炸机，不是是不是这Qrr造成的。 我干电源有二十年了，有了非常多的经验和实际体会，光光从理论上理解有一些是似而非，模棱两可，爆管大家最会首先怀疑过压，然后才是过流，比如220伏400伏的耐压的管就足够了，比如电子镇流器就是一概400伏的耐压，然而，好多还有了600伏甚至800伏的管都有，毫无关系，有反向的二极管钳位，硬开关峰值电压高一些不过更高几十伏罢了，实际上一是米勒效应共态导通，比如硬开关漏电感要小，爆掉加大RC吸收就可以了，在于降低电压上升录，二是电流，低电压下也安全，坏掉首先是电路不稳定不均匀，也是产生共态导通引起的。一切在于电路，技术的可靠性问题，都他妈的模仿抄袭，不三不四，存在问题，才坏的多了，归根结底就是电路性能和可靠的问题了，说根底就是米勒效应破坏你的，什么峰呀峰流，其实大多数都没有关系的。望大家好好思考一下。技术学问才是大电里，没有做好罢了。电路的稳定性非常重要。 这个问题，没有找到相应的理论，所以下手解决这个问题不容易。不知MOS管的Qrr太大了，是不是耗损更多，是不是需要更强的驱动。

回复上一贴，如果更快的驱动，还容易坏掉的，因为快了的反馈的电容产生的电流还要更大，而且更快的电压上升录产生米勒电容效应，所以还反而不安全，如果慢了一些，中国作用更小，我从事电源行业二十年了，有经验的，其实，大家总会怀疑什么峰值的电源电流导致，都不是这样的，万恶的就是米勒电容效应导致的，电压上升录太高了，都是产生共态导通损坏的，首先，电路的稳定性非常重要，而且还不能更强的驱动，反而慢了一些还更好的，还比较不容易产生，也在于电压的上升录降低了，在硬开关的电路之中，尽可能降低漏电感，而且加大RC吸收，但在于的效率会降低，不过，对安全可靠比较好了，通常变压器的绕法输出高电压的漏电感比较小，如果低电压的漏电感就比较大了，所以一层初一层次，都一一并起来的漏电感非常小了，这样会更可靠的，但匝间的电容会比较大，产生EMI，在谐振电源里漏电感当成了谐振电感的一部分，所以大的漏电感根本不是问题了，移相电源的漏电感也不必很小，但硬开关就一定要小的漏电感，因为，漏电感会产生峰值的电压和电路，容易损坏开关管的。

但在BUCK-BOOST中不存在漏感的问题，所以也不好判定其炸机的原因。

回复上一位，道理一样，同一回事，升压电感叫不叫，炸机也是米勒效应，如果电压变化录非常大，就产生了，技术首先电路不大稳定，或者环流没有调好，又不如加一点RC吸收器会好很多，因为大电流高电压之下，峰值的功率非常高，内部的温度太高了，发生了二次击穿，所以坏了。故电路的稳定性非常重要，而且电压的变化率不可太高，否则会产生米勒电容效应的，就要损坏了。 兄弟能简单解释一下米勒电容如何影响吗，看来资料感觉没看懂，最近老烧管子，真心求助，谢谢了。 楼主做了深入细致的研究、分析；确实不错。 有没有？ 好像看不到内容啊 謝謝 什么情况 平面MOS coolMOS有什么异同点？ 是指的芯片结构不同，平面MOS指的是平常的芯片工艺，COOLMOS一般是高压MOS上采用这种结构，使得导通电阻更加小 学习了 进来看看，向楼主学习 后可查看该帖 来看看 学习 11 冷眼旁观 多谢分享

好，学习了

多谢楼主分享，这个太精髓了 很需要，看看，谢谢 什么内容要回复才能看？ 刚好碰到一个MOSFET管失效的情况，希望能从这获得启发！ 后可查看该帖 学习一下 学习 看一下 好哦 来学习 学习一下

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