MOS管在工作状态下会进行导通或者截止的操作,而当其受到过大的电压冲击时会发生击穿,进而导致芯片损坏。MOS管的击穿操作一般是由于芯片内部电场的集中,导致电流大幅度增加而引起的。击穿时芯片内电场的分布和物理结构都会发生变化,导致电路的失调。
当MOS管的漏极电流过大时,芯片内部就会形成强电场,随着电压不断增加,电子会被加速并轰击二次电子,从而形成导电通路。在击穿时,MOS管的漏极电流达到一个临界值时,电子已经充分加速,并激发出足够的二次电子,形成了自持的电子组成的链式反应。这个临界值称为MOS管的执行击穿电压,也是该器件的最大承压电压。
MOS管在高温环境下的击穿容易引起芯片内部结构异常,或者是导致器件失效。这个问题主要是由于结温过高导致激发出的载流子过多,在芯片内部形成局部高电场,从而发生击穿操作。而当温度下降时,载流子密度减小,击穿电压也相应升高。
在实际的应用场景中,MOS管的散热问题需要被重视,通过设计散热方案和选择适合的散热材料以降低芯片的结温,从而提高器件的击穿电压。
静电放电是MOS管击穿的重要原因之一,它是MOS芯片内部发生失效的一种常见故障。静电击穿的结果会导致芯片内部产生永久性的损坏,并使芯片无法工作。
在实际的工作环境中,MOS管容易受到静电干扰,因此需要在使用时注意静电防护措施,例如维护好使用环境,增加静电电荷的消散速度,使用防ESD手套等。
MOS管的击穿还与其芯片的面积和孔道厚度有关。芯片的面积越大,击穿时形成的电子链式反应将更快速的进行扩散。当孔道厚度减小之后,电子的散射减小,靠近芯片表面的电荷容易被充分激发。此时,击穿的临界电压水平会降低,容易引起芯片击穿。
当设计MOS管的参数时,需要考虑到其芯片的面积和孔道厚度等因素,通过合理的参数设置来降低芯片的击穿风险。