【導讀】SOA是“Safety Operation Area”的縮寫(xiě)，意為“安全工作區”。要想安全使用MOSFET，就需要在SOA范圍內使用MOSFET，超過(guò)這個(gè)范圍就有可能造成損壞。在SOA范圍之外工作時(shí)造成的損壞稱(chēng)為“SOA失效”。
MOSFET的失效機理
本文的關(guān)鍵要點(diǎn)
?SOA是“Safety Operation Area”的縮寫(xiě)，意為“安全工作區”。
?需要在SOA范圍內使用MOSFET等產(chǎn)品。
?有五個(gè)SOA的制約要素，不滿(mǎn)足其中任何一個(gè)要素的要求都有可能會(huì )造成失效。
什么是SOA（Safety Operation Area）？
SOA是“Safety Operation Area”的縮寫(xiě)，意為“安全工作區”。要想安全使用MOSFET，就需要在SOA范圍內使用MOSFET，超過(guò)這個(gè)范圍就有可能造成損壞。在SOA范圍之外工作時(shí)造成的損壞稱(chēng)為“SOA失效”。例如，SJ MOSFET（Super Junction MOSFET）R6024KNX的SOA如下所示：
SJ MOSFET R6024KNX的SOA
SOA由縱軸上的漏極電流ID和橫軸上的漏源電壓VDS來(lái)表示。也就是說(shuō)，VDS、ID及它們的乘積（功率損耗PD）、以及二次擊穿區決定了MOSFET的安全工作范圍。另外，施加功率的脈沖寬度PW也是決定SOA的重要因素。SOA劃分為圖中所示的（1）～（5）個(gè)區域。
SOA的區域劃分、限制以及與失效之間的關(guān)系
下面介紹一下圖中的區域（1）～（5）。
區域（1）：漏極電流ID受MOSFET的導通電阻RDS（ON）限制的區域
是指即使施加的VDS小于絕對最大額定值，ID也會(huì )受到RDS（ON）限制的區域。根據歐姆定律I=V/R，ID只能流到紅線(xiàn)位置?！ ?/p>
※圖中的區域是VGS＝10V時(shí)的示例
區域（2）：由施加脈沖時(shí)漏極電流的絕對最大額定值IDP決定的區域
（2）的綠線(xiàn)是規格書(shū)中規定的IDP的絕對最大額定值。當然，絕對最大額定值是絕對不能超過(guò)的，因此當IDP超過(guò)該值時(shí)是無(wú)法使用的。如果在超過(guò)該值的范圍（電流值）使用，由于超出了保證的工作范圍，因此可能會(huì )造成損壞。
區域（3）：熱限制區域
這是由MOSFET的容許損耗PD決定的區域。受施加功率的脈沖寬度PW和瞬態(tài)熱阻的限制。只要在該范圍內，Tj通常不會(huì )超過(guò)絕對最大額定值TjMAX，因此可以安全使用。但是請注意，該線(xiàn)會(huì )因環(huán)境溫度、MOSFET的實(shí)際安裝條件和散熱條件等因素而異。此外，作為開(kāi)關(guān)使用MOSFET時(shí)，可能會(huì )瞬間被施加高電壓和大電流，因此即使在開(kāi)關(guān)的瞬態(tài)狀態(tài)下也必須注意不要超過(guò)區域（3）的限制。
區域（4）：二次擊穿區域
當在施加高電壓的狀態(tài)下流過(guò)電流時(shí)，元器件內部的局部可能會(huì )流過(guò)大電流并造成損壞，這稱(chēng)為“二次擊穿”。這條線(xiàn)是用來(lái)防止造成二次擊穿狀態(tài)的限制線(xiàn)。與區域（3）的熱限制區域一樣，二次擊穿區域也受環(huán)境溫度等因素的影響。
區域（5）：由MOSFET漏源電壓的絕對最大額定值VDSS決定的區域
這是規格書(shū)中規定的受VDSS限制的區域，如果超過(guò)這個(gè)區域，就可能發(fā)生擊穿并造成損壞。需要注意的是，由反激電壓和寄生電感引起的電壓變化，可能會(huì )瞬間超過(guò)該限制。
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