MOS管为什么连栅极都会被击穿呢

最近发现一个这样的MOS管烧毁案例，给大家分享下看看是什么情况。一个外购的商业伺服电机，出现V相的半桥上高低两个NMOS管都烧毁的现象，其他两相没有任何问题，电机也没有损坏。两个MOS管，一个三个极都有被击穿，一个只是击穿了漏极和还有源极。　　这个驱动器，过温、过流、过压等保护全都有，额定最大电流也仅仅是MOS管ID值的一半，MOS管也全部是贴装在PCB上的，驱动器又是金属外壳。按理说散热应该不会差，看上去不像是电机运行时的持续电流发热导致的MOS管损坏。　　另外就算是因为脉冲电流击穿的话，一般情况也就只有漏极和圆极被击穿，为什么连栅极都会被击穿呢？　　难道是它？　　我想你们也都猜到了，没错就是米勒电容。我们都知道因为多晶硅宽度、沟道与沟槽宽度、G极氧化层厚度、PN结掺杂轮廓等因素，MOS管会产生寄生电容。　　它们分别是输入电容Ciss、输出电容Coss、反向传输电容Crss。　　输入电容Ciss = Cgs + Cgd；　　输出电容Coss = Cds + Cgd；　　反向传输电容Crss = Cgd。从上面的等式中我们可以看到，这三个参数都跟Cgd有关系，Cgd其实就是传说中的米勒电容。　　这三个等效电容是构成串并联组合关系，它们并不是独立的，而是相互影响，其中一个关键电容就是米勒电容Cgd。这个电容不是恒定的，它随着栅极和漏极间电压变化而迅速变化，同时会影响栅极和源极电容的充电。　　当在漏极突然有电压的时候，当高边的MOS管突然导通的时候，低边的MOS管的漏极电压就会突然升高，这时候低边MOS管的米勒电容上就会产生一个大小为米勒电容乘以电压变化率大小的电流。　　而当栅极开路的时候，这个电流只能给下方的Cgs电容充电，然后就会导致栅极电压突然升高。当超过MOS管的门线电压VTH的时候，MOS管就会很容易误导通。　　所以我们需要保护MOS管的栅极电压来防止误导通。我们可以通过以下方法来避免栅极电压被误抬升。　　第一我们可以减少由米勒电容产生的对栅极电容充电的电流，由于米勒电容无法减少，所以要减少的就是漏极的电压变化率。　　它在半桥中的作用就是拉长高边Mos管的导通时间，例如在栅极并联电容加大输入电容，或者是在栅极加大输入电阻。但是拉长导通时间也就意味着开关损耗会增大，系统能效就会减小。第二个就是加强米勒电容电流的切放路径，防止栅极电压被抬升到超过阈值电压，可以在栅极接一个到地的电阻。但是这个电阻又不能太小，否则会在开关低边MOS管的时候，电流被分流很大一部分。尤其是在驱动能力比较差的驱动器中，会导致低边MOS管的开启时间拉长，开关损耗会变得很大。　　所以会有另外一种方案，只让泄放的更快，但是不影响正常开启，例如增加一个电阻二极管并联到原来的限流电阻上。这样，正常开启的时候还是原来的电阻，但在泄放米勒电容电流的时候，这个电阻就会变得很小，会更快的顺着MOS管驱动器的回路到地。而且，这个电阻也会让正常的MOS管关闭的更加迅速。　　但是，不能说关断速度越快越好，我们的实际应用中，驱动器到MOS管栅极的走线以及MOS管的输出所接的负载或多或少都会有电感的存在，快速关断意味着栅极电压和漏极电压的突变，会造成栅极电压震荡和漏极电压过充，所以为了加快泄放，这个新增的电阻值是要根据计算确定。　　那有没有不用算的又不增加开关损耗又安全电路呢？我们可以用一个三极管跟电阻构成一个可控的泄放电路。这里的三极管就是一个泄放开关，当MOS管驱动打开的时候，三极管是截止的，正常导通MOS管，当MOS管关闭的时候，三极管导通，这个时候就可以通过更小阻值的电阻来切换米勒电容的电流。