雪崩擊穿的定義：

材料摻雜濃度較低的PN結中，當PN結反向電壓增加時，空間電荷區中的電場隨著增強。這樣通過空間電荷區的電子和空穴，就會在電場作用下，使獲得的能量增大。在晶體中運行的電子和空穴將不斷的與晶體原子發生碰撞，通過這樣的碰撞可使束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來，產生自由電子-空穴對。新產生的載流子在電場作用下撞出其他價電子，又產生新的自由電子和空穴對。如此連鎖反應，使得阻擋層中的載流子的數量雪崩式地增加，流過PN結的電流就急劇增大擊穿PN結，這種碰撞電離導致擊穿稱為雪崩擊穿，也稱為電子雪崩現象。

MOSFET的雪崩現象：

在感性負載的電路應用中，MOSFET導通時對感性負載充電，電感積聚能量；當MOSFET關閉時，感性負載中積聚的能量釋放，引起MOSFET漏極和源極間電壓急速上升，并有電流流過，直至能量釋放結束，電流和電壓降至為零，這個過程就是MOSFET中雪崩的現象，如下面的圖1，圖2，圖3。

在圖2中，MOSFET關閉時所承受的能量沖擊被鉗在了擊穿電壓VBR上，雖然datasheet中沒有給出具體的VBR值，但我們可以根據已知的V(BR)DSS值估算出。VBR≈3*V(BR)DSS。

在圖4中，雪崩電流最大值IDS(AL)S和電流衰減時間tAL，及圖5中的雪崩功率PDS(AL)M都和感性負載的感值，MOSFET關閉前電流的最大值有關。

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2. 雪崩強度限值超限的失效

超過了雪崩強度限值EDS(AL)S和IAS就有可能發生元件失效。

很多工程師都會有這樣的經歷，當你將失效的MOSFET發給供應商進行分析的時候，供應商報告的結論往往都是EOS（電氣過應力）。但我們希望得到的信息是元件哪里出現了損傷？有可能造成這種損傷的情況有哪些？

MOSFET的雪崩失效是一個短時間內的過熱失效，所以通常在晶圓的某個位置會出現圓點的實效點。如下圖所示。

通常持續ms級別的雪崩失效，失效圓點往往出現在連接引線和晶圓結合的位置，因為這里的電流密度較高。

持續us級別的雪崩失效，失效圓點往往可能發生在晶圓的任意地方。

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3. 雪崩強度限值的計算與評估

單次雪崩時間的失效機理就是結合點的溫度超出了最大溫度限值。所以要通過計算或是電路仿真的方法來確保MOSFET的使用在雪崩限值以下。

• 計算的方法：

計算時需要注意的兩點：

1. 雪崩事件是發生在MOSFET關閉之后的，那么關閉之前MOSFET的結合點已經達到了一定的溫度，那么Tjmax=Tj_ON+delta_Tj_(AL)。

2. delta_Tj_(AL)=PDS(AL)M*tAL*Zth_tAL，這里的Zth_tAL需要從脈沖熱阻曲線中獲得。

雪崩強度是功率MOSFET重要的性能參數指標，也是設計者在電路設計中需要提前預防的要點。希望本文能夠幫助大家縷清雪崩事件的前因后果，讓設計的電路魯棒性更強。