內阻很小的MOS管發熱的主要原因包括以下幾點?：

　　?功率損耗?：當MOS管流過較大電流時，即使內阻很小，也會產生較大的功率損耗，導致發熱。在開關電源中，如果MOS管的關斷和導通速度不夠快，也會產生附加的功率損耗?12。

　　?線性工作狀態?：如果MOS管工作在線性區而非開關區，導通時間過長會導致工作在線性區內，等效直流阻抗增大，壓降增大，從而增加功率損耗和發熱?23。

　　?開關頻率過高?：在追求小型化的過程中，提高工作頻率會導致MOS管上的損耗增大，發熱問題顯著?23。

　　?散熱設計不足?：如果散熱設計不足，即使電流沒有超過標稱值，也可能因散熱不良而導致嚴重發熱?2。

　　?選型不當?：選擇MOS管時，內阻選擇不當也會導致開關阻抗增大，功率損耗增加，從而引起發熱?23。

　　?外部因素?：外部短路或斷路、過流保護動作后未切斷電路、負載過大、環境溫度過高等因素也會導致MOS管發熱?4。

　　Source、Drain、Gate分別對應場效應管的三極：源極S、漏極D、柵極G(里這不講柵極GOX擊穿，只針對漏極電壓擊穿)。

　　1、MOSFET的擊穿有哪幾種?

　　先講測試條件，都是源柵襯底都是接地，然后掃描漏極電壓，直至Drain端電流達到1uA。所以從器件結構上看，它的漏電通道有三條：Drain到source、Drain到Bulk、Drain到Gate。

　　1、 Drain-》Source穿通擊穿

　　這個主要是Drain加反偏電壓后，使得Drain/Bulk的PN結耗盡區延展，當耗盡區碰到Source的時候，那源漏之間就不需要開啟就形成了 通路，所以叫做穿通(punch through)。

　　那如何防止穿通呢?這就要回到二極管反偏特性了，耗盡區寬度除了與電壓有關，還與兩邊的摻雜濃度有關，濃度越高可以抑制耗盡區寬度延展，所以flow里面有個防穿通注入(APT：AnTI Punch Through)，記住它要打和well同type的specis。

　　當然實際遇到WAT的BV跑了而且確定是從Source端走了，可能還要看是否 PolyCD或者Spacer寬度，或者LDD_IMP問題了。

　　那如何排除呢?這就要看你是否NMOS和PMOS都跑了?POLY CD可以通過Poly相關的WAT來驗證。

　　對于穿通擊穿，有以下一些特征：

　　(1)穿通擊穿的擊穿點軟，擊穿過程中，電流有逐步增大的特征，這是因為耗盡層擴展較寬，產生電流較大。

　　另一方面，耗盡層展寬大容易發生DIBL效應，使源襯底結正偏出現電流逐步增大的特征。

　　(2)穿通擊穿的軟擊穿點發生在源漏的耗盡層相接時，此時源端的載流子注入到耗盡層中，被耗盡層中的電場加速達到漏端。

　　因此，穿通擊穿的電流也有急劇增大點，這個電流的急劇增大和雪崩擊穿時電流急劇增大不同，這時的電流相當于源襯底PN結正向導通時的電流，而雪崩擊穿時的電流主要為PN結反向擊穿時的雪崩電流，如不作限流，雪崩擊穿的電流要大。

　　(3)穿通擊穿一般不會出現破壞性擊穿。因為穿通擊穿場強沒有達到雪崩擊穿的場強，不會產生大量電子空穴對。

　　(4)穿通擊穿一般發生在溝道體內，溝道表面不容易發生穿通，這主要是由于溝道注入使表面濃度比濃度大造成，所以，對NMOS管一般都有防穿通注入。

　　(5)一般的，鳥嘴邊緣的濃度比溝道中間濃度大，所以穿通擊穿一般發生在溝道中間。

　　(6)多晶柵長度對穿通擊穿是有影響的，隨著柵長度增加，擊穿增大。而對雪崩擊穿，嚴格來說也有影響，但是沒有那么顯著。

　　2、 Drain-》Bulk雪崩擊穿

　　這就單純是PN結雪崩擊穿了(avalanche Breakdown)，主要是漏極反偏電壓下使得PN結耗盡區展寬，則反偏電場加在了PN結反偏上面，使得電子加速撞擊晶格產生新的電子空穴對 (Electron-Hole pair)，然后電子繼續撞擊，如此雪崩倍增下去導致擊穿，所以這種擊穿的電流幾乎快速增大，I-V curve幾乎垂直上去，很容燒毀的。(這點和源漏穿通擊穿不一樣)

　　那如何改善這個juncTIon BV呢?所以主要還是從PN結本身特性講起，肯定要降低耗盡區電場，防止碰撞產生電子空穴對，降低電壓肯定不行，那就只能增加耗盡區寬度了，所以要改變 doping profile了，這就是為什么突變結(Abrupt juncTIon)的擊穿電壓比緩變結(Graded JuncTIon)的低。

　　當然除了doping profile，還有就是doping濃度，濃度越大，耗盡區寬度越窄，所以電場強度越強，那肯定就降低擊穿電壓了。而且還有個規律是擊穿電壓通常是由低 濃度的那邊濃度影響更大，因為那邊的耗盡區寬度大。

　　公式是BV=K*(1/Na+1/Nb)，從公式里也可以看出Na和Nb濃度如果差10倍，幾乎其中一 個就可以忽略了。

　　那實際的process如果發現BV變小，并且確認是從junction走的，那好好查查你的Source/Drain implant了。

　　3、 Drain-》Gate擊穿

　　這個主要是Drain和Gate之間的Overlap導致的柵極氧化層擊穿，這個有點類似GOX擊穿了，當然它更像 Poly finger的GOX擊穿了，所以他可能更care poly profile以及sidewall damage了。當然這個Overlap還有個問題就是GIDL，這個也會貢獻Leakage使得BV降低。

　　上面講的就是MOSFET的擊穿的三個通道，通常BV的case以前兩種居多。

　　上面講的都是Off-state下的擊穿，也就是Gate為0V的時候，但是有的時候Gate開啟下Drain加電壓過高也會導致擊穿的，我們稱之為 On-state擊穿。

　　這種情況尤其喜歡發生在Gate較低電壓時，或者管子剛剛開啟時，而且幾乎都是NMOS。所以我們通常WAT也會測試BVON。

　　上面講的就是MOSFET的擊穿的三個通道，通常BV的case以前兩種居多。

　　上面講的都是Off-state下的擊穿，也就是Gate為0V的時候，但是有的時候Gate開啟下Drain加電壓過高也會導致擊穿的，我們稱之為 On-state擊穿。

　　這種情況尤其喜歡發生在Gate較低電壓時，或者管子剛剛開啟時，而且幾乎都是NMOS。所以我們通常WAT也會測試BVON。

　　2

　　如何處理mos管小電流發熱嚴重情況?

　　mos管，做電源設計，或者做驅動方面的電路，難免要用到MOS管。MOS管有很多種類，也有很多作用。做電源或者驅動的使用，當然就是用它的開關作用。

　　無論N型或者P型MOS管，其工作原理本質是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來控制輸出端漏極的電流。

　　MOS管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會發生像三極管做開關時的因基極電流引起的電荷存儲效應，因此在開關應用中，MOS管的開關速度應該比三極管快。

　　我們經常看MOS管的PDF參數，MOS管制造商采用RDS(ON)參數來定義導通阻抗，對開關應用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。

　　數據手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅動)電壓VGS以及流經開關的電流有關，但對于充分的柵極驅動，RDS(ON)是一個相對靜態參數。一直處于導通的MOS管很容易發熱。另外，慢慢升高的結溫也會導致RDS(ON)的增加。

　　MOS管數據手冊規定了熱阻抗參數，其定義為MOS管封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結到管殼的熱阻抗。

　　1、mos管小電流發熱的原因：

　　1)電路設計的問題：就是讓MOS管工作在線性的工作狀態，而不是在開關狀態，這也是導致MOS管發熱的一個原因。

　　如果N-MOS做開關，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，所以U*I也增大，損耗就意味著發熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。

　　2)頻率太高：主要是有時過分追求體積，導致頻率提高，MOS管上的損耗增大了，所以發熱也加大了。

　　3)沒有做好足夠的散熱設計：電流太高，MOS管標稱的電流值，一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流，也可能發熱嚴重，需要足夠的輔助散熱片。

　　4)MOS管的選型有誤：對功率判斷有誤，MOS管內阻沒有充分考慮，導致開關阻抗增大。

　　2、mos管小電流發熱嚴重怎么解決：

　　0做好MOS管的散熱設計，添加足夠多的輔助散熱片。

　　貼散熱膠。

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　　MOS管為什么可以防止電源反接?

　　電源反接，會給電路造成損壞，不過，電源反接是不可避免的。所以，我們就需要給電路中加入保護電路，達到即使接反電源，也不會損壞的目的。

　　一般可以使用在電源的正極串入一個二極管解決，不過，由于二極管有壓降，會給電路造成不必要的損耗，尤其是電池供電場合，本來電池電壓就3.7V，你就用二極管降了0.6V，使得電池使用時間大減。

　　MOS管防反接，好處就是壓降小，小到幾乎可以忽略不計。現在的MOS管可以做到幾個毫歐的內阻，假設是6.5毫歐，通過的電流為1A(這個電流已經很大了)，在他上面的壓降只有6.5毫伏。