Sind diskrete MOSFETs ESD-empfindlich?

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CMOS-Eingänge von Mikrocontrollern und anderen ICs können durch ESD-Entladungen beschädigt werden. Kann das Gate eines großen diskreten MOSFET (2N7000, IRF9530 usw.) durch ESD-Entladungen beschädigt werden?

mosfet esd

— Thomas O.
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Gewöhnliche BJTs sind auch empfindlich gegenüber ESD, insbesondere Hochfrequenzgeräten.

— Leon Heller

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Die Frage betraf MOSFETs. Es ist gut zu wissen, dass BJTs sensibel sind, aber dies beantwortet die Frage nicht.

— Kevin Vermeer

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Es besteht kein Zweifel, dass diskrete MOSFETs sehr empfindlich gegen ESD sind. Eine interessante Frage, wenn große MOSFETs wesentlich unempfindlicher sind. Ich würde ja raten, aber ich habe keine Zahlen, die das beweisen.

— AndreKR

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Ich erwähnte es für den Fall, dass die Leute dachten, dass MOSFETs die einzigen diskreten Bauelemente sind, die durch ESD beschädigt werden könnten.

— Leon Heller

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Ja. Ich habe MOSFETs verwendet, die ein leitendes Gummiband um die Stifte hatten, um das Gate (die Gates) durch Kurzschließen der Stifte zu schützen und nach dem Löten zu entfernen. (TO-39, IIRC)

— stevenvh
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Sehr richtig. Ich habe gesehen, wie viele BSS84, BSS123 und dergleichen versagen. Sie sind viel empfindlicher als ICs, da ICs normalerweise Schutzdioden an den E / A haben und diskrete MOSFETs nicht. Außerdem fallen beschädigte Kleinsignal-MOSFETs häufig nicht auf offensichtliche Weise aus, sondern werden nur geringfügig herabgesetzt (obwohl dies ausreicht, um später Probleme zu verursachen). Ich habe keinen Zweifel, dass dies auch für große MOSFETs gilt, da deren Struktur wie viele kleine MOSFETs parallel aussieht. Große MOSFETs haben jedoch eine höhere parasitäre Kapazität, die einen etwas besseren Schutz bietet: Zum Anheben der Spannung ist mehr (Ent-) Ladung erforderlich.

— Zebonaut

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Jeder MOSFET außerhalb eines Schaltkreises ist extrem ESD-empfindlich, da eine Spitze des Gates seine Spannung über das Maximum erhöht und er tot ist. MOSFETs in Schaltkreisen haben sehr häufig einen expliziten Schutz (Zeners auf Gattern oder Klemmdioden in Treibern) und andere zufällige ESD-Schutzmaßnahmen wie Pulldowns oder möglicherweise eine erhöhte Kapazität.

Mehr auf den Punkt "Sind große (und / oder) diskrete MOSFETs weniger empfindlich", gibt es zwei Gründe:

Das Gateoxid ist wahrscheinlich dicker und benötigt mehr Spannung zum Durchbruch (obwohl die Eingangsleitungen auf einem IC wahrscheinlich auch auf diese Weise überarbeitet wurden)
Die Gatekapazität wird erheblich größer sein, so dass zum Aufbau einer tödlichen Spannung viel mehr Ladung erforderlich ist.

In einer Schaltung sind die häufigsten Fehlermodi (meiner Erfahrung nach) induktive Spitzen am Source-Pin, die das Gate durchbrennen, oder am Drain, die einen tödlichen Lawinenzusammenbruch verursachen können. Ich glaube nicht, dass ich jemals einen dV / dt-Fehler positiv identifiziert habe, bei dem der Spannungsanstieg am MOSFET so schnell ist, dass die parasitären Kapazitäten zwischen Drain-Gate-Source den MOSFET einschalten können, was zu Fehlfunktionen führt geschehen.

Wenn Sie Ihre Quelle jedoch gut erden und das Tor mit einer ESD-Waffe auf 11 genau auf das Paket schießen, können Sie es möglicherweise töten. Benutzer sollten nicht in der Lage sein, ihre schmuddeligen kleinen Hände auf Ihre Torlinien zu stecken, da sie ihre Wollsocken einfach über den Polyesterteppich geschoben haben könnten, aber wenn sie es aus irgendeinem Grund können (???), sollte ein Zener fast alles schützen.

— Nick T
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Bricht nur der Gate-Isolator zusammen oder kann der Kanal selbst durch ESD an Source / Drain beschädigt werden?

— Rdtsc

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Es ist auch der Drain Source Bereich, siehe zB google.at/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://…

— Junius

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Ja absolut.

Ich habe den Fehler gemacht, 2N7000 in meine Entwürfe zu integrieren, und in Umgebungen gearbeitet, die nicht gut gegen elektrostatische Entladungen geschützt waren. Ich habe buchstäblich Dutzende von 2N7000 zerstört, die dies tun.

Das Schlüsselproblem für mich ist, "wie viel" Schutz in Designs erforderlich ist. Gerade bei der Produktion kostet das Hinzufügen von Schutz Geld.

— SpiRail
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Ich fühle deinen Schmerz! Ich glaube, ich zerstöre derzeit etwa 1 von 3 2N7000. Ich bin mir der ESD-Quelle noch nicht ganz sicher, könnte sehr wohl mein Lötkolben sein. electronics.stackexchange.com/questions/323890/…

— svenema

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Es gibt eine zweite Quelle von 2n7000 mit "KL" am Ende der Referenz, die von VISHAY stammt und vollständig geschützt ist.

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Völlig geschützt? Das Datenblatt sagt (sehr prominent) 2000V, was für einen FET ziemlich viel ist, aber das ist nur Klasse 1C unter dem menschlichen Körpermodell.

— Kevin Vermeer

Kennen Sie andere ähnlich geschützte MOSFETs? Sowohl der Vishay 2N7000KL als auch der BS170KL sind in den Niederlanden nicht erhältlich (Farnell schlägt den 2N7000BU als Ersatz vor, aber dieser scheint ein regulärer 2N7000 zu sein). Ich suche ein 3-Pin-Through-Hole-Paket ...

— svenema