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(cè)中的關(guān)鍵參數(shù)之一，常被設(shè)計(jì)師用來(lái)評(píng)估器件在極端過(guò)壓條件下的耐受能力。
了解EAS的測(cè)試方法、與溫度和電感的關(guān)系，以及其對(duì)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(zhǎng)產(chǎn)品壽命。本篇文章將從多個(gè)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(cè)中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，用于衡量器件在DS端過(guò)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(guò)壓時(shí)越不易損壞。
EAS測(cè)試通常被稱為雪崩測(cè)試，其形象的描述來(lái)源于測(cè)試過(guò)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(gè)臨界點(diǎn)突然崩塌一樣。
02EAS測(cè)試原理
每顆器件在出廠前都會(huì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的EAS測(cè)試，其基本原理如下：
01測(cè)試方法一
1. VDD=50V，VGS上施加一個(gè)2mS的10V脈沖，通過(guò)NMOS的電流會(huì)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(huì)流過(guò)。此時(shí)電壓會(huì)超過(guò)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(chǔ)存的能量：
4. 仔細(xì)分析，在電感放電時(shí)，VDD也在供電，實(shí)際的能量大于電感存儲(chǔ)的能量。
正確的計(jì)算公式：
**注意**：公式中的BVDSS需要通過(guò)示波器在實(shí)際測(cè)試中測(cè)量，而非直接引用器件手冊(cè)中的參數(shù)值。
02測(cè)試方法二
1. 與方法一不同，M1導(dǎo)通時(shí)，M2同步導(dǎo)通；M1關(guān)斷時(shí)，M2也同步關(guān)斷。這樣L1放電時(shí)，VDD不再提供電流；
2. EAS能量就是電感上儲(chǔ)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(duì)EAS的影響
EAS能量過(guò)大，導(dǎo)致?lián)p壞，本質(zhì)上是芯片過(guò)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：
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電感對(duì)EAS的影響
EAS和電感的大小也有直接的關(guān)系，器件手冊(cè)中EAS參數(shù)一般會(huì)有一個(gè)測(cè)試條件規(guī)定ID的大小。
以GBS60037為例，EAS為340mJ，對(duì)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(huì)如何變化？
同樣使用公式:
從公式可見(jiàn)，若L增加8倍，則EAS增大2倍，而電流縮小至原來(lái)的1/2。
05雪崩擊穿對(duì)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(cè)中另有一個(gè)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(duì)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(zhǎng)期可靠性。
EAS作為評(píng)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(guò)壓損害。
本篇文章從測(cè)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(gè)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)。
