Hallo,
wie verhalten sich defekte Leistungs-MOSFETs bzgl. Drain-Source Strecke ? Mir ist ein BUZ10 kaputt gegangen. Danach ist die Drain-Source-Strecke ohne Gateansteuerung (ja sogar, wenn das Gate auf Nullpotential gelegt ist) voll durchgesteuert. IN Sicherheitsanwendungen ist dies wohl ein sehr kritischer Punkt.
Wie kann ein solcher MOSFET defekt gehen, obwohl UGS und ID bei weitem nicht überschritten wurden ?
Danke und viele Grüße
Franky
Hallo,
wie verhalten sich defekte Leistungs-MOSFETs bzgl.
Drain-Source Strecke ? Mir ist ein BUZ10 kaputt gegangen.
Danach ist die Drain-Source-Strecke ohne Gateansteuerung (ja
sogar, wenn das Gate auf Nullpotential gelegt ist) voll
durchgesteuert.
Habe ich auch immer so erlebt (solange das Bauteil sich noch auf der Platine befindet und nicht komplett weggesprengt wurde).
Triacs machen dasselbe.
IN Sicherheitsanwendungen ist dies wohl ein
sehr kritischer Punkt.
Auf jeden Fall. Wo es kritisch ist, könnte man z.B. zwei in Serie bauen und überwachen. Wobei ein gemeinsamer Tod durch Überstrom aber nicht auszuschließen ist, deshalb zusätzlich andere Maßnahmen vorsehen (Sicherung, Komplettabschaltung durch Schütz, …).
Wie kann ein solcher MOSFET defekt gehen, obwohl UGS und ID
bei weitem nicht überschritten wurden ?
Woher weißt Du, daß das nicht überschritten wurde? Spannungsspitzen auf der Stromversorgung können sich auch sekundärseitig auswirken.
Des weiteren käme natürlich auch Überhitzung in Frage. Oder UDS. Evt. sogar IG, je nach Ansteuerung.
Gruß
Axel
Hi Franky
ich kenne praktisch nur den Effekt von totalem Kurzschluss in allen Richtungen. (G,D,S) Inssbesondere auch beim allerweltstyp BUZ10.
Zu beachten sind die mögl. Folgeschäden, die bei einem Kurzschluss auftreten könne. Denk daran, dass die Ub zumindest auch am Gate anlag, was dort in der Umgebung natürlich noch Schaden anrichten kann.
Greets
mögliche Zerstörungsursache / Alternative: IGBT?
Hallo Franky,
defekte MOSFETS können jedes erdenkliche Verhalten zeigen, mit der Einschränkung, dass ihr Zustand von Außen nicht mehr verändert werden kann, d.h. sie reagieren nicht mehr auf Änderungen der Gate-Source-Spannung.
Ursachen für eine Zerstörung könnten in Deinem Fall gewesen sein:
1.) Spannungsspike, der sich von der Treiberschaltung auf das GATE übertragen hat und dadurch die maximal zulässige Ugs überschritten wurde. (Abhilfe: Z-Diode zwischen Gate und Source schalten, dabei darf die Ausgangsspannung des Treibers im Normalfall natürlich nicht die Z-Spannung erreichen, bzw. überschreiten)
2.) Durch eine Messspitze verursachter Kurzschluss zwischen Drain und Gate (beim Messen von UDS kurz abgerutscht).
3.) Du schaltest eine Spule ein und aus und hast keine Freilaufdiode parallel zur Spule geschaltet. Dadurch wird die maximal zulässige UDS schnell überschritten, der MOSFET „knallt durch“.
Eines ist aber auf jeden Fall sicher: Ein MOSFET stirbt nicht, weil er vielleicht gerade Lust dazu hatte, sondern immer, weil ein im Datenblatt angegebener Maximalwert überschritten wurde. Es liegt daher an Dir, herauszufinden, welcher Wert das gewesen ist. Entsprechend musst Du dann Vorkehrungen treffen, damit das nicht mehr vorkommen kann.
In Sicherheitsanwendungen müssen an allen sensiblen Stellen Überspannungs-Schutzelemente eingefügt werden. Diese sind:
TAZ-Dioden (schnelle Z-Dioden), VDR´s und z.T. RC-Glieder, letztere zur Verminderung der Anstiegsgeschwindigkeit des Störsignals.
MOSFETS in Reihe schalten ist keine sinnvolle Maßnahme, da sich die Spannung im ausgeschalteten Zustand sehr ungleichmäßig auf beide Transistoren verteilt (abhängig vom Sperrstrom der integrierten Revers-Dioden). Außerdem: falls die beiden MOSFETS nicht absolut synchron geschaltet werden, fällt für einen kurzen Moment beim Ausschalten die volle Spannung nur an einem der beiden ab, d.h. die Reihenschaltung der beiden zur „Verdopplung“ der Spannungsfestigkeit hat keinen Effekt.
Vielleicht wäre es stattdessen sinnvoll, einen Hochvolt-MOSFET oder Hochvolt-IGBT zu verwenden, wenn Du auf „Nummer Sicher“ gehen, und auf den Einsatz von Schutzelementen weitgehend verzichten möchtest. Nimm z.B. den IGBT vom Typ „BUP213“, der hält 1200 Volt aus, und verkraftet 32A. Kosten tut er allerdings etwas mehr als ein MOSFET. Das Gehäuse ist ein TO220. Du kannst den IGBT fast genauso wie MOSFETS einsetzen, sie besitzen aber keine interne Reversdiode.
Ok, soviel dazu.
Gruß, Alexander
Hallo Franky,
wie verhalten sich defekte Leistungs-MOSFETs bzgl.
Drain-Source Strecke ? Mir ist ein BUZ10 kaputt gegangen.
Danach ist die Drain-Source-Strecke ohne Gateansteuerung (ja
sogar, wenn das Gate auf Nullpotential gelegt ist) voll
durchgesteuert. IN Sicherheitsanwendungen ist dies wohl ein
sehr kritischer Punkt.
Es gibt mehrere Varianten, je nach Typ, Ursache und Heftigkeit der Zerstörung. Meistens ist es ein niederohmiger Schluß zwischen allen drei Pins. Manchmal gibt es auch hochohmigere Schlüsse, die man mit dem Meßgerät leicht übersieht. Bei einem D-S-Schluß bleibt das Gate in selteneren Fällen hochohmig. Sicherheitstechnisch günstig, aber leider auch selten ist ein G-S-Schluß wobei D-S hochohmig bleibt. Bei extremen Überlastungen kann auch die Chip-Kontaktierung des Source Wegbrennen, was gelegentlich auch zur Explosion des Gehäuses führt. Übrig bleibt dann oft ein G-D-Schluß, was besonders in Schaltnetzteilen zu einer ausgedehnten Verwüstung der Ansteuerschaltung führen kann.
Wie kann ein solcher MOSFET defekt gehen, obwohl UGS und ID
bei weitem nicht überschritten wurden ?
Es gibt noch andere Grenzdaten, deren Überschreitung zur Zerstörung führen können. Z.B. die D-S-Spannung, die Verlustleistung, die Chiptemperatur… irgendwas davon ist offensichtlich überschritten worden. Ohne Grund gehen die normalerweise nicht kaputt.
Jörg