Was kann einen Drain-Source-Kurzschluss in einem FET verursachen?

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Hintergrund:

Ich verwende einen Si7456CDP- N-Kanal-MOSFET in einem Schaltnetzteil. Das Netzteil und die Last sind in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Das Netzteil und die Last haben gestern einwandfrei funktioniert. Als ich heute Morgen zum Einschalten kam, funktionierte nichts. Keine Energie. Schließlich stellte ich fest, dass Source und Drain des MOSFET kurzgeschlossen waren. Das Ersetzen des MOSFET behebt das Problem.

Frage:

Was kann dazu führen, dass ein N-Kanal-MOSFET mit einem Source-Drain-Kurzschluss plötzlich ausfällt?

switch-mode-power-supply short-circuit fault fet Raketenmagnet
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Schlechtes Karma? Im Ernst, Sie haben hier genug Erfahrung, um zu wissen, dass dies eine schlechte Frage ist. Wie wird der MOSFET in der Schaltung eingesetzt? Wo ist die schematische Darstellung?
Dave Tweed
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Während diese Art von Frage im Allgemeinen schlecht sein könnte, gibt es bei diesem speziellen Gerätetyp eine Klasse von Fehlern, die ein automatischer Verdacht sein sollte.
Chris Stratton
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@ DaveTweed - Nein, es geht darum, die Frage allgemein und nützlich für mehr Menschen als nur mich selbst zu halten. Es muss eine begrenzte Anzahl von Möglichkeiten geben, wie MOSFETs unter dieser Bedingung ausfallen. Die Einzelheiten meiner Schaltung sollten nicht relevant sein.
Rocketmagnet
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@ ChrisStratton - Und das ist ...?
Rocketmagnet
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Als erste Ursache kann ein Ausfall des Gateoxids dazu führen, dass sich das Gerät auf halbem Wege selbst einschaltet. An diesem Punkt können andere lustige Dinge passieren.
Chris Stratton

Antworten:

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Es gibt zwei Hauptmechanismen, aber zuerst ein Diagramm:

Bildbeschreibung hier eingeben

Der Körper und die Quelle sind miteinander verbunden, und der Einfachheit halber wurden einige Merkmale weggelassen.

Szenario 1:

  • Überspannungsspitze am Drain, wodurch Filamente und die Kontakte und Drain-Implantate versetzt werden. IT kann oder kann nicht verursacht haben, dass die Kontakte ausfallen / schmelzen, aber sehr hohe Ströme können einen Durchbruch des D / B-Übergangs verursachen. Sobald die Verbindung versetzt ist, wird sie mit dem Brunnen-Drain verbunden und die Source wird kurzgeschlossen. Dies erfordert nur einen Durchschlag an einer Stelle in den Transistoren

Szenario 2:

  • Hohe Spannung am Drain, die EOS (elektrische Überbeanspruchung) am GOX (Gate Oxide) verursacht, insbesondere am Gate, das dem Drain am nächsten liegt. Sehr wahrscheinlich ist dies eine LDMOS-Struktur mit einer erweiterten Drain-Struktur (was bedeutet, dass die Gate-Spannung niemals die gleiche Spannung wie die Drain-Spannung erreichen muss). Ein Durchschlag an diesem Ende des Tors kann dazu führen, dass das Tor kurzgeschlossen wird. Sobald es kurzgeschlossen ist, ist es jetzt im Wesentlichen immer an, aber auch das Tor wird jetzt auf Niveaus gefahren, auf denen es nicht sein sollte, und der Ausfall läuft davon. Dies erfordert immer noch nur einen Fehler im Transistor.

Es gibt andere Szenarien, für die jedoch zwei Fehler erforderlich sind.

Dieses Gerät ist ziemlich groß und wird unter einem Mikroskop sichtbar. Das Entfernen des Deckels kann lehrreich sein.

Platzhalter
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Das ist eigentlich ein MOSFET. Drain-Source-Kurzschlüsse sind der übliche Fehlermodus in MOSFETs und werden normalerweise durch Transienten am Gate verursacht.

Leon Heller
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Danke Leon. Das ist es, was ich mich gefragt habe, könnte ein Transient am Gate oder etwas einen SD-Kurzschluss verursachen.
Rocketmagnet
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Alles, was den Chip beschädigt, kann zu einem Drain-Source-Kurzschluss führen. (Manchmal bläst sich der Würfel in Stücke.)

Das beinhaltet:

  • Über- / Unterspannung am Gate
  • Schlechter / unsachgemäßer Torantrieb führt zu thermischem Durchgehen
  • Thermisches Durchgehen im Allgemeinen (Verlust der Kühlung / Druckluft)
  • Lawineninduzierte EOS

Ohne spezifischere Anwendungsinformationen ist es schwer zu beurteilen, welcher Modus der Schuldige sein könnte.

Adam Lawrence
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