MOSFET的失效机理：什么是SOA（Safety Operation Area）失效
mosfet的失效机理 本文的关键要点 ・soa是“safety operation area”的缩写，意为“安全工作区”。
・需要在soa范围内使用mosfet等产品。
・有五个soa的制约要素，不满足其中任何一个要素的要求都有可能会造成失效。
什么是soa（safety operation area）？ soa是“safety operation area”的缩写，意为“安全工作区”。要想安全使用mosfet，就需要在soa范围内使用mosfet，超过这个范围就有可能造成损坏。在soa范围之外工作时造成的损坏称为“soa失效”。例如，sj mosfet（super junction mosfet）r6024knx的soa如下所示：
sj mosfet r6024knx的soa
soa由纵轴上的漏极电流id和横轴上的漏源电压vds来表示。也就是说，vds、id及它们的乘积（功率损耗pd）、以及二次击穿区决定了mosfet的安全工作范围。另外，施加功率的脉冲宽度pw也是决定soa的重要因素。soa划分为图中所示的（1）～（5）个区域。
soa的区域划分、限制以及与失效之间的关系 下面介绍一下图中的区域（1）～（5）。
■区域（1）：漏极电流id受mosfet的导通电阻rds（on）限制的区域 是指即使施加的vds小于绝对最大额定值，id也会受到rds（on）限制的区域。根据欧姆定律i=v/r，id只能流到红线位置。※图中的区域是vgs＝10v时的示例
■区域（2）：由施加脉冲时漏极电流的绝对最大额定值idp决定的区域 （2）的绿线是规格书中规定的idp的绝对最大额定值。当然，绝对最大额定值是绝对不能超过的，因此当idp超过该值时是无法使用的。如果在超过该值的范围（电流值）使用，由于超出了保证的工作范围，因此可能会造成损坏。
■区域（3）：热限制区域 这是由mosfet的容许损耗pd决定的区域。受施加功率的脉冲宽度pw和瞬态热阻的限制。只要在该范围内，tj通常不会超过绝对最大额定值tjmax，因此可以安全使用。但是请注意，该线会因环境温度、mosfet的实际安装条件和散热条件等因素而异。此外，作为开关使用mosfet时，可能会瞬间被施加高电压和大电流，因此即使在开关的瞬态状态下也必须注意不要超过区域（3）的限制。
■区域（4）：二次击穿区域 当在施加高电压的状态下流过电流时，元器件内部的局部可能会流过大电流并造成损坏，这称为“二次击穿”。这条线是用来防止造成二次击穿状态的限制线。与区域（3）的热限制区域一样，二次击穿区域也受环境温度等因素的影响。
■区域（5）：由mosfet漏源电压的绝对最大额定值vdss决定的区域 这是规格书中规定的受vdss限制的区域，如果超过这个区域，就可能发生击穿并造成损坏。需要注意的是，由反激电压和寄生电感引起的电压变化，可能会瞬间超过该限制。
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・有五个soa的制约要素，不满足其中任何一个要素的要求都有可能会造成失效。
什么是soa（safety operation area）？ soa是“safety operation area”的缩写，意为“安全工作区”。要想安全使用mosfet，就需要在soa范围内使用mosfet，超过这个范围就有可能造成损坏。在soa范围之外工作时造成的损坏称为“soa失效”。例如，sj mosfet（super junction mosfet）r6024knx的soa如下所示：
sj mosfet r6024knx的soa
soa由纵轴上的漏极电流id和横轴上的漏源电压vds来表示。也就是说，vds、id及它们的乘积（功率损耗pd）、以及二次击穿区决定了mosfet的安全工作范围。另外，施加功率的脉冲宽度pw也是决定soa的重要因素。soa划分为图中所示的（1）～（5）个区域。
soa的区域划分、限制以及与失效之间的关系 下面介绍一下图中的区域（1）～（5）。
■区域（1）：漏极电流id受mosfet的导通电阻rds（on）限制的区域 是指即使施加的vds小于绝对最大额定值，id也会受到rds（on）限制的区域。根据欧姆定律i=v/r，id只能流到红线位置。※图中的区域是vgs＝10v时的示例
■区域（2）：由施加脉冲时漏极电流的绝对最大额定值idp决定的区域 （2）的绿线是规格书中规定的idp的绝对最大额定值。当然，绝对最大额定值是绝对不能超过的，因此当idp超过该值时是无法使用的。如果在超过该值的范围（电流值）使用，由于超出了保证的工作范围，因此可能会造成损坏。
■区域（3）：热限制区域 这是由mosfet的容许损耗pd决定的区域。受施加功率的脉冲宽度pw和瞬态热阻的限制。只要在该范围内，tj通常不会超过绝对最大额定值tjmax，因此可以安全使用。但是请注意，该线会因环境温度、mosfet的实际安装条件和散热条件等因素而异。此外，作为开关使用mosfet时，可能会瞬间被施加高电压和大电流，因此即使在开关的瞬态状态下也必须注意不要超过区域（3）的限制。
■区域（4）：二次击穿区域 当在施加高电压的状态下流过电流时，元器件内部的局部可能会流过大电流并造成损坏，这称为“二次击穿”。这条线是用来防止造成二次击穿状态的限制线。与区域（3）的热限制区域一样，二次击穿区域也受环境温度等因素的影响。
■区域（5）：由mosfet漏源电压的绝对最大额定值vdss决定的区域 这是规格书中规定的受vdss限制的区域，如果超过这个区域，就可能发生击穿并造成损坏。需要注意的是，由反激电压和寄生电感引起的电压变化，可能会瞬间超过该限制。
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