파워MOSFET의 파괴 모드는 크게 5가지 모드로 나눌 수 있다.
1. 애벌란시 파괴(과전압) 모드
소자의 최대정격 VDSS를 초과하는 서지 전압이 드레인-소 스 사이에 인가되고
다시 항복전압 V(BR) DSS 영역까지 도달하 여
어떤 일정한 에너지(온도, 전류, dv/dt) 이상의 조건에 도 달함으로써 파괴되는 현상이다.
2. ASO(Area of Safe Operation) 파괴
소자의 최대정격인 드레인 전류 Id, 드레인-소스간 전압 VDSS, 허용 채널 손실 Pch를 초과하여
과전류, 과전압 그리고 과전력에 의해 안전동작 영역을 오버하고
열적인 요인으로 파 괴되는 현상을 말한다. 발열의 요인이 되는 특성이나 동작으로는
다음과 같이 연속적인 것과 과도적인 것으로 나눌 수 있다.
(1) 연속적인 것
① 활성영역(아날로그 동작)에서의 직류전력 또는 어떤 일 정한 듀티에서
연속된 펄스 전력의 인가에 의한 발열
② ON 저항 RDS(on)에 의한 손실
(특히 온도상승에 의해 그 손실이 허용방열 전력용량을 초과했을 경우)
③ 드레인-소스간의 리크 전류 IDSS에 의한 손실
(특히 자립 방열 핀이 없는 실장조건에서 고온동작으로 사용하는 경우.
단, 일반적으로 다른 손실에 비해 매우 작다)
(2) 과도적인 것
① 펄스적인 과전력(원숏 펄스 ASO 파괴)
→ 온도의존성 있음
② 부하단락에 의한 과전력(부하단락 ASO 파괴)
→ 온도의존성 있음
③ 스위칭 손실(턴 ON, 턴 OFF 시)
→ 동작주파수에 의존
④ 내장 다이오드의 역 회복시간 trr에 의한 손실
→ 온도와 동작주파수에 의존(풀 브리지, 3상 브리지 회 로에서 상/하 소자의 암 단락손실)
3. 내장 다이오드 파괴
내장 다이오드의 전압이 역 회복 시 파워 MOSFET의 기 생 바이폴러 트랜지스터를 동작시켜
파괴돼버리는 현상이다.
4. 기생발진에 의한 파괴
주로 회로의 기생 인덕턴스
(게이트, 소스, 부하 드레인과 각 회로와의 접속간 인덕턴스에 의해 발생하는 것)에 의해
발진한 진동전압이 정귀환이나 게이트 오버슈트 전압 등을 야기하여 파괴하는 현상이다.
5. 정전파괴(게이트 서지 등에 의한 과전압)
파워 MOSFET의 게이트-소스 사이에 외부회로로부터 서 지 전압 등이 인가되어
파괴되는 게이트 과전압 파괴와, 취급 시(인체나 실장공정, 측정장치에서의 대전물로부터)
정전기 에 의한 게이트 파괴 ESD(Electro Static Discharge)가 있 다.
게이트 파괴 제품은 파괴 후 특성에 따라서 동작돼버린다 는 문제가 있다. 상세한 내용은 후술한다.
실제로 파워 MOSFET를 사용하는 경우에는
이상과 같은 파괴의 트리거로 되는 요인이 여러 개 얽혀있다.
따라서 어떤 용도로 동작되는 경우, 이들의 파괴 모드에 대해 미리 주의해 야 할 것인지,
즉 최적의 소자를 선정하여 회로상수나 실장 시 어떻게 주의해야할 것인지가
회로설계 단계에서 중요하다.