mos管,mos管的安全工作區
什麽是mos管
mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導體(semiconductor)場效應晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)、半導體。MOS管的source和drain是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，這個兩個區是一樣的，即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認爲是對稱的。
電源工程師最怕什麽?炸機!用著用著就壞了，莫名其妙MOS管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪裏出問題了呢?這一切都和SOA相關。
我们知道开关电源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易烧坏的器件。开关器件长期工作于高电压大电流状态，承受着很大的功耗，一但过压或过流就会导致功耗大增，晶圆结温急剧上升，如果散热不及时，就会导致器件损坏，甚至可能会伴随爆炸，非常危险。这里就衍生一个概念，安全工作区。
什麽是mos管的安全工作区？
安全工作区：SOA(Safe operating area)是由一系列(电压，电流)坐标点形成的一个二维区域，开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲，只要器件工作在SOA区域内就是安全的，超过这个区域就存在危险。
功率MOS管的安全工作区（SOA）受最大漏源电压VDSmax ，最大漏极电流IDmax ，最大允许功耗Pmax和导通电阻Ron4个参数的限制。其中VDSmax 即为漏源击穿电压VBR，IDmax即为漏极饱和电流IDsat，而Pmax则由温度及热阻决定，可表示为：
式中：Tjmax爲最高工作結溫；TC爲環境溫度；Rthjc爲熱阻，由散熱方式決定。當器件工作時，所産生的熱量和散熱器所散發的热量相等，处于热平衡态。当TC升高，散热器的散热效率降低，导致 P max 减小。根据上述分析可知，T升高，Ron增大，IDmax 减小，VDSmax 增大，Pmax减小。 图3示出功率MOSFET的SOA示意图。
由图可见，与功率晶体管相比，功率MOSFET 虽不存在由双极晶体管过热引起的二次击穿现象， SOA 相对较宽，但在高温下，功率MOSFET的SOA缩小，允许通过的最大电流下降。所以，使用时要注意将功率 MOSFET 的漏极电流控制在SOA内，否则会导致器件失效。
SOA具體如何應用和測試呢？
開關器件的各項參數在數據手冊中都會明確標注，這裏我們先來解讀兩個參數：
lVDS(Drain-source voltage)：漏源电压标称值，反应的是漏源极能承受的最大的电压值;
lIDM(Drain current(pulsed))：漏源最大单脉冲电流(非重复脉冲)，反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。
開關器件參數表
器件手册一般都会提供SOA(Safe operating area)数据图表，主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关，通过IDM和VDS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域，称为安全工作区，如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。
器件手册 SOA 曲线图
示波器的測試應用非常簡單，使用電壓、電流探頭正常測試開關管的VDS和IDM，並打開SOA分析功能，對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域，就說明器件超額工作，存在危險。
示波器的SOA分析功能有哪些作用?
1、支持連續測試，並統計通過及失敗的總數次，該模式可用于連續烤機測試。
2、支持觸碰(波形超出安全區域)停止、自動截圖、聲音提示操作。
3、安全工作區可通過電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。
示波器SOA測試波形圖
總結
開關器件的安全工作區是一項非常重要的參數，通過示波器的SOA分析功能，可以快速有效的確定器件的工作是否安全，確保産品安全可靠。
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