一、MOS管对静电敏感的原因
绝缘层薄弱:MOS管的绝缘层通常仅有几个纳米到几百纳米厚,在静电放电产生的高电压下极易被击穿,导致栅极与基片之间形成导电路径。
高输入阻抗特性:MOS管输入阻抗高达MΩ级别,这意味着即使是很小的静电电压,也会在栅极与源极间产生显著的电场变化,进而影响通道导电性,甚至造成器件性能下降或损坏。
二、静电对MOS管的影响机制
瞬态高压冲击:静电放电瞬间产生的电压可高达数千伏,远超MOS管正常工作电压,使栅极绝缘层承受过高的电场强度,轻则导致器件参数漂移,重则直接损坏。


击穿效应:当静电电压超过绝缘层击穿电压(通常几十到几百伏)时,绝缘层被击穿,形成导电路径,造成栅极短路或漏极与源极间短路,最终使器件彻底失效。
此外,MOS管输入电阻高、栅源极间电容小,少量电荷就能在极间电容上形成足以损坏管子的高电压(U=Q/C)。在实验中,悬空的栅极(G)极易受外部干扰,使MOS管误动作甚至爆管。


三、MOS管防静电措施
导电材料包装:在存储和运输过程中,使用金属容器或导电材料对MOS管进行包装,避免其处于易产生静电的环境中,如远离化工材料或化纤织物。
接地防护:确保组装、调试过程中的工具、仪表、工作台等良好接地。操作人员避免穿着易产生静电的尼龙、化纤衣服,手或工具接触集成块前先接地。焊接时,电烙铁要可靠接地,防止漏电击穿器件输入端。
电路设计优化:对器件引线进行矫直弯曲或人工焊接时,所用设备必须接地良好。在MOS电路输入端,当可能出现超过10mA的过大瞬态输入电流时,应串接输入保护电阻,也可选择内部有保护电阻的MOS管。在Vgs之间并联一个10-20K的下拉电阻,起到泻放静电的作用,防止静电积累导致MOS管误动作或击穿。同时,可在Vgs之间放置稳压二极管,防止外部静电或高压损坏。
使用ESD保护电路:包括接地、屏蔽和连接等措施。接地通过将人体或设备与大地直接相连来消除静电积累;屏蔽是在电路板上设置金属网等金属物体,防止外界干扰信号进入电路板内部产生感应电压;连接则是利用导通电阻小的导线将两个导电体连接起来,使电流能够顺利通过而不会产生电火花或电弧。
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