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SiC MOSFET数据手册解析(二)——额定电压到底该怎么看?



速读:2026年11月05日16:28电子产品世界功率器件的额定电压通常会直接体现在产品型号中。 真正导致器件失效的关键因素并不是雪崩本身,而是雪崩过程中产生的热量。
2026年11月05日 16:28

功率器件的 额定电压 通常会直接体现在产品型号中。

以 英飞凌 产品为例,型号中通常包含器件耐压等级的关键信息。例如:

IMZA120R034M2H中的“120”表示器件 额定电压 为1200 V;

IMZA65R010M2H中的“65”表示器件 额定电压 为650 V。

在 数据手册 中,额定电压对应的参数为 VDSS(Drain-Source Voltage)。

很多工程师习惯把额定电压简单理解为“耐压等级”,认为这是器件能够承受的最高电压,一旦超过就会立即损坏。

但事实上,额定电压并不完全等同于器件的击穿电压,更不意味着超过这一数值器件一定会失效。

要理解这一点,需要先看看 MOSFET 在高压下究竟发生了什么。

MOSFET 为什么会发生雪崩击穿?

下图为功率 MOSFET 的简化剖面结构。

(MOSFET剖面图)

器件顶部为源极N+区和P基区,下面是N型漂移区,再通过N+缓冲层连接到底部漏极。

当漏极与源极之间施加较高的正向电压时,P基区与N漂移区形成反偏PN结,并产生空间电荷区。在强电场作用下,漂移区中的电子不断加速。

当电场强度超过临界值后,高速电子会撞击晶格中的原子,产生新的电子-空穴对。新产生的电子又继续被加速,并撞击更多原子,从而形成连锁倍增效应。

这一过程称为碰撞电离(Impact Ionization)。

随着载流子数量急剧增加,器件漏电流突然上升,即发生雪崩击穿(Avalanche Breakdown)。

测试 SiC MOSFET的击穿电压曲线,需要将Gate与Source短接,Drain与Source之间加正电压Vds并从0开始慢慢增大,并监测漏电流Idss, 电压Vdss与Idss曲线如下图所示。一开始随着电压增大器件仅有微弱的漏电流,当Vds增加到某一临界值后,漏电流急剧上升,此时器件发生了雪崩击穿。

雪崩击穿一定会烧毁器件吗?

答案是:不一定。

很多工程师会把“击穿”和“损坏”画上等号,但实际上两者并非同一个概念。

如果在静态耐压测试过程中严格限制雪崩电流在极低水平,例如限制在数十微安到数百微安范围内,即使器件进入雪崩区,也可以反复进行测试而不会损坏。

真正导致器件失效的关键因素并不是雪崩本身,而是雪崩过程中产生的热量。

当器件持续承受较大的雪崩电流时,会产生大量焦耳热。如果释放的能量超过芯片所能承受的极限,结温迅速升高,最终导致器件失效。

额定电压与击穿电压之间有什么关系?

为了保证可靠性,MOSFET 数据手册 标注的额定电压通常会与实际雪崩击穿电压保持一定安全余量。比如,额定电压1200V的 SiC MOSFET,实际雪崩击穿电压往往在1300V~1500V之间。雪崩击穿电压呈正温度系数,即结温越低,实际击穿电压越低。因此,低温环境下要格外注意击穿电压的余量。 英飞凌 Cool SiC ™ MOSFET可保证极低温度(-55)条件下,器件实际雪崩击穿电压仍高于额定电压。

主题:器件|额定电压|电子|雪崩击穿