在電子/電力電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，芯片的性能指標(biāo)是設(shè)計(jì)和選型的重要依據(jù)，而EAS（雪崩能量）作為MOSFET手冊中的關(guān)鍵參數(shù)之一，常被設(shè)計(jì)師用來評估器件在極端過壓條件下的耐受能力。

    了解EAS的測試方法、與溫度和電感的關(guān)系，以及其對器件性能的影響，可以幫助我們更好地優(yōu)化設(shè)計(jì)，延長產(chǎn)品壽命。本篇文章將從多個角度深入解析EAS這一重要參數(shù)。

01什么是EAS？

   EAS，全稱為單次雪崩能量（Single Pulse Avalanche Energy），是MOSFET器件手冊中一個關(guān)鍵參數(shù)，用于衡量器件在DS端過壓極端條件下的能量耐受能力。

    EAS 的單位是焦耳（J），通常用于描述器件在雪崩狀態(tài)下可以承受的最大能量。

    EAS 越大，器件在過壓時越不易損壞。

    EAS測試通常被稱為雪崩測試，其形象的描述來源于測試過程中電流隨電壓升高達(dá)到臨界點(diǎn)后迅速崩塌的現(xiàn)象，就好像雪山在一個臨界點(diǎn)突然崩塌一樣。

02EAS測試原理

    每顆器件在出廠前都會經(jīng)過嚴(yán)格的EAS測試，其基本原理如下：

01測試方法一

1. VDD=50V，VGS上施加一個2mS的10V脈沖，通過NMOS的電流會從0A增加到10A；

2. 脈沖結(jié)束后，NMOS關(guān)斷，但是電感上的電流還是會流過。此時電壓會超過NMOS的擊穿電壓BVDSS，直到電感上的電流變成0A；

3. EAS能量似乎就是電感上儲存的能量：

4. 仔細(xì)分析，在電感放電時，VDD也在供電，實(shí)際的能量大于電感存儲的能量。

正確的計(jì)算公式：

**注意**：公式中的BVDSS需要通過示波器在實(shí)際測試中測量，而非直接引用器件手冊中的參數(shù)值。

02測試方法二

1. 與方法一不同，M1導(dǎo)通時，M2同步導(dǎo)通；M1關(guān)斷時，M2也同步關(guān)斷。這樣L1放電時，VDD不再提供電流；

2. EAS能量就是電感上儲存的能量：

**注意**：忽略了續(xù)流二極管D1的能量損失。

03溫度對EAS的影響

    EAS能量過大，導(dǎo)致?lián)p壞，本質(zhì)上是芯片過熱損壞。

    EAS能量的大小與芯片的初始溫度有直接的關(guān)系：溫度越大，EAS越小。

    以GBS60037為例，Tj=150℃- ΔTemp ，畫成曲線如下：

04

電感對EAS的影響

    EAS和電感的大小也有直接的關(guān)系，器件手冊中EAS參數(shù)一般會有一個測試條件規(guī)定ID的大小。

    以GBS60037為例，EAS為340mJ，對應(yīng)的ID=8A，如下圖：

Q: 可以計(jì)算出，電感L為10mH左右，如果我們改變L的大小，EAS會如何變化？

   同樣使用公式:

從公式可見，若L增加8倍，則EAS增大2倍，而電流縮小至原來的1/2。

05雪崩擊穿對器件的影響

    實(shí)際應(yīng)用中，EAS主要描述單次雪崩的能量。然而，器件手冊中另有一個參數(shù) EAR，即可重復(fù)雪崩擊穿能量，其限定值通常遠(yuǎn)小于EAS，且對芯片性能的影響較小。

    因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免大能量EAS的發(fā)生，以保護(hù)器件的長期可靠性。

    EAS作為評估MOSFET器件雪崩能量耐受性的關(guān)鍵指標(biāo)，不僅為設(shè)計(jì)人員提供了器件性能的量化參考，也在實(shí)際應(yīng)用中幫助規(guī)避潛在的過壓損害。

    本篇文章從測試原理、溫度和電感影響到器件性能分析，全面解析了EAS的各個維度，希望能為大家的設(shè)計(jì)工作提供更多參考和啟發(fā)。