MOS管漏极端口雪崩能量（EAS）测试方法详解

在功率MOSFET的应用中，尤其是在驱动电机、继电器等感性负载时，漏极电感会储存能量。当MOS管关断时，这些能量无处释放，会导致漏极电压急剧升高，可能超过器件的额定耐压，进入“雪崩”状态。此时，MOS管需要以可控的方式安全地消耗掉这部分能量。单脉冲雪崩能量（EAS） 就是衡量MOS管在此极端状态下吸收能量而不损坏的核心参数。本文将系统性地介绍其测试方法，并展示阿赛姆（ASIM）在此方面的产品实力。 一、测试目的：评估器件在极端条件下的可靠性 雪崩能量测试的根本目的，是验证MOSFET在单次、非重复的雪崩事件中的耐受能力。这直接关系到系统在遭遇意外电压尖峰（如感性负载关断、雷击浪涌等）时的生存率。一个高的EAS值意味着器件更“坚固”，能为电路提供更强大的保护，减少外围缓冲电路的需求，提升整体方案的可靠性。通过此项测试，工程师可以筛选出真正适用于高可靠性场景的功率器件。 二、测试原理：电感能量泄放 测试基于非钳位感性开关（UIS） 原理。其核心思想是模拟最严酷的工况：MOS管关断时，其漏极连接的感性负载（测试中用固定电感L代替）中储存的磁能（公式为 1/2 * L * I²）会迫使漏极电压飙升。当电压超过MOS管的击穿电压BV_DSS时，器件进入雪崩击穿状态，通过自身的沟道将能量以热的形式耗散在芯片内部。EAS的数值，即为此次单脉冲事件中，MOS管成功吸收并转化而不导致失效的能量值。 三、测试电路与设备 测试电路在阿赛姆的多份产品文档中均有明确图示（通常标注为“Unclamped Inductive Switching Test Circuit”）。其关键构成如下： 直流电源（VDD）：为电感L提供初始储能电流。 功率电感（L）：典型值为0.1mH至0.5mH，用于储存待释放的能量。 被测器件（DUT）：即待测的MOSFET。 栅极驱动电路：通常包含一个脉冲信号源和栅极电阻（Rg），用于控制MOS管的开关。 测量设备：高带宽电流探头用于测量雪崩电流（I_AS），高压差分探头用于测量漏源电压（V_DS），以及高采样率的示波器用于捕获整个雪崩过程的波形。 四、测试步骤 电路搭建：严格依照文档中的UIS测试电路图连接各元件，并确保所有连接可靠，以减小寄生参数影响。 参数设置：根据具体器件规格设置测试条件。以阿赛姆M70N05L文档为例，其EAS测试条件明确为：起始结温Tj=25°C，电源电压VDD=50V，栅极电压VGS=10V，栅极电阻RG=25Ω，电感L=10mH。需根据待测器件的额定电压调整VDD和L值。 预充电与触发：闭合开关，使VDD通过MOS管对电感L充电，电流线性上升至预设值I_AS。然后，栅极驱动给出关断信号，使MOS管迅速关闭。 数据采集与计算：MOS管关断瞬间，电感电流被迫通过MOS管的雪崩沟道续流，漏极电压骤升至雪崩电压。用示波器同时捕获V_DS和I_AS的波形。雪崩能量EAS通过对雪崩期间（从电压升至VDD到电流降至0）的V_DS(t)与I_AS(t)乘积进行积分计算得出。文档中给出的EAS值（如M70N05L为60mJ）即是在此标准条件下测得的结果。 五、关键注意事项 单脉冲与结温控制：EAS测试定义为单次、非重复的雪崩事件。测试前后必须保证器件充分冷却，使起始结温Tj稳定在25°C（如文档所述），否则结果无效。重复性的雪崩测试属于“雪崩耐用性”范畴，其评估标准和方法与单脉冲EAS不同。 严格遵循测试条件：文档中注明的测试条件（VDD, L, RG, IAS）是保证数据可比性和有效性的基准。例如，MX03N80L的EAS测试条件为VDD=15V， L=0.5mH；而M10N042R的测试条件可能不同。任意改变条件将导致结果不可直接对比。 关注器件热性能：雪崩能量最终转化为热量，因此器件的封装和热设计至关重要。例如，采用TO-220、TO-263封装的器件（如MX10N140K，EAS达729mJ）通常比小封装器件具有更高的EAS能力，因为其散热更好。测试中需确保器件安装在符合文档要求的热测试板上。 理解参数边界：文档中常注明“脉冲宽度受最大结温限制”。这意味着，即使单次雪崩通过，在实际应用中若雪崩事件过于频繁，累积的热量仍可能使结温超过150°C的最大限值，导致器件失效。因此，EAS是高可靠性设计的重要参考，而非免死金牌。 阿赛姆（ASIM）高雪崩能力MOSFET推荐 阿赛姆提供了全系列具有优异雪崩耐受能力的MOSFET，其EAS参数在文档中均有明确标注，方便工程师选型： 中低压大电流应用：对于电机驱动、电源转换等场景，可选用MX03N80L（30V/80A，EAS 56mJ）、M10N042R（100V/120A，EAS 289mJ）或MX10N140K（105V/140A，EAS 729mJ）。这些器件在提供高电流能力的同时，确保了系统在异常情况下的稳健性。 高压应用：在更高电压的开关电源或逆变器中，M820N20K（200V/28A，EAS 506mJ）展现了良好的雪崩能量吸收能力。 P沟道器件：对于需要P-MOSFET的架构，MX04P110L（-40V/-110A，EAS 441mJ）和M034P02Q（-20V/-70A，EAS 182mJ）也是高可靠性的选择。 通过严谨的雪崩能量测试与选型，工程师可以为功率系统构建起关键的最后防线。