Zerstört Überspannung einen MOSFET ?

[Martin Kerner]

Guten Abend,

habe eine Schaltung mit Leistungs-MOSFET, der laut Datenblatt
eine maximale Drain-Source-Spannung von 55V (*) aushält (IRFZ34, TO-220).

(*) electrical characteristics: minimal breakdown voltage 55V

Die maximale Betriebsspannung beträgt 46V, soweit also in Ordnung.
Es können aber kurze Überspannungsspitzen (wenige Millisekunden) auftreten,
die ein Varistor auf maximal 80V begrenzt. Jetzt ist die Frage an Euch,
wie sich der Mosfet verhält. Wird er von der Überspannung zerstört?
Oder wird er einfach kurz leitend und sperrt nach Ende der Überspannung wieder?

Es muß eben sichergestellt sein, daß das Teil nicht kaputt geht, sonst
muß ich einen 100V-Typ nehmen.

Gruß und Danke, Martin.

 

[Manfred Walker]

"Martin Kerner" <martin_kerner@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:60b21534.0404130825.2cf59aed@posting.google.com...

Guten Abend,

habe eine Schaltung mit Leistungs-MOSFET, der laut Datenblatt
eine maximale Drain-Source-Spannung von 55V (*) aushält (IRFZ34, TO-220).

(*) electrical characteristics: minimal breakdown voltage 55V

Die maximale Betriebsspannung beträgt 46V, soweit also in Ordnung.
Es können aber kurze Überspannungsspitzen (wenige Millisekunden)
auftreten,
die ein Varistor auf maximal 80V begrenzt. Jetzt ist die Frage an Euch,
wie sich der Mosfet verhält. Wird er von der Überspannung zerstört?

Die Isolationsschicht im Chip ist sehr dünn.
Du kannst also davon aufgehen, dass bei der deutlichen Überspannung
der FET dauerhaft zerstört wird.
Ich würde das jedenfalls nicht riskieren...

 

[Martin Lenz]

Manfred Walker schrieb:

"Martin Kerner" <martin_kerner@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:60b21534.0404130825.2cf59aed@posting.google.com...
Guten Abend,

habe eine Schaltung mit Leistungs-MOSFET, der laut Datenblatt
eine maximale Drain-Source-Spannung von 55V (*) aushält (IRFZ34, TO-220).

(*) electrical characteristics: minimal breakdown voltage 55V

Die maximale Betriebsspannung beträgt 46V, soweit also in Ordnung.
Es können aber kurze Überspannungsspitzen (wenige Millisekunden)
auftreten,
die ein Varistor auf maximal 80V begrenzt. Jetzt ist die Frage an Euch,
wie sich der Mosfet verhält. Wird er von der Überspannung zerstört?

Die Isolationsschicht im Chip ist sehr dünn.
Du kannst also davon aufgehen, dass bei der deutlichen Überspannung
der FET dauerhaft zerstört wird.
Ich würde das jedenfalls nicht riskieren...

Das stimmt - für die Gate Isolation, die hält aber keine 50 od. 100V
aus, sondern nur 10..20V, auch beim 600V MOSFET, da hier die max.
DS-Spannung gemeint ist.

Zur Originalfrage: Er kann es aushalten, es hängt von der Energie ab.
Heute sind viele MOSFETs schon "avalanche rated", das heist der
Betriebsfall von Martin ist explizit spezifiziert. Die Antiparalleldiode
im FET wirkt als Z-Diode und begrenzt Spannungsspitzen, dabei wird sie
natürlich heiß und kann überlastet werden, wenn die Leistung zu hoch
wird. Das passiert im Prinzip bei jedem MOSFET, aber bei den "avalanche
rated" Typen weis man wieviel noch OK ist. Auch hier gilt also: Im
Zweifelsfall das Datenblatt lesen.

Zum Vergleich: In einer Sperrwandlerschaltung (experimentell) habe ich
an einem BUZ170 (50V_DS) 65V Spitzen gefunden, nachdem der mangels
ausreichender Kühlung ersetzt werden mußte, nahm, ich einen BUZ171
(100V), aber die Spitzen hatten auf einmal 120V . Die waren beide
nicht avalanche rated, aber der BUZ170 ist halt thermisch gestorben, der
BUZ171 ist gegangen, aber aufgrund eines vorherigen Überschlages ist die
Spule langsam verbraten. Die Messungen (an einer 2.) haben auch gezeigt,
daß die Taktfreqenz deutlich über der Resonanz war .

Martin

 

[Tilmann Reh]

Martin Lenz schrieb:

habe eine Schaltung mit Leistungs-MOSFET, der laut Datenblatt
eine maximale Drain-Source-Spannung von 55V (*) aushält (IRFZ34, TO-220).

(*) electrical characteristics: minimal breakdown voltage 55V

Die maximale Betriebsspannung beträgt 46V, soweit also in Ordnung.
Es können aber kurze Überspannungsspitzen (wenige Millisekunden)
auftreten,
die ein Varistor auf maximal 80V begrenzt. Jetzt ist die Frage an Euch,
wie sich der Mosfet verhält. Wird er von der Überspannung zerstört?
...
Zur Originalfrage: Er kann es aushalten, es hängt von der Energie ab.
Heute sind viele MOSFETs schon "avalanche rated", das heist der
Betriebsfall von Martin ist explizit spezifiziert. Die Antiparalleldiode
im FET wirkt als Z-Diode und begrenzt Spannungsspitzen, dabei wird sie
natürlich heiß und kann überlastet werden, wenn die Leistung zu hoch
wird. Das passiert im Prinzip bei jedem MOSFET, aber bei den "avalanche
rated" Typen weis man wieviel noch OK ist. Auch hier gilt also: Im
Zweifelsfall das Datenblatt lesen.

Ich würde auf jeden Fall auf Nummer Sicher gehen und die Spannung
extern so begrenzen, daß der Avalanche Mode nicht gebraucht wird
(selbst wenn der FET das könnte). Bzw. einen FET für höhere Spannung
einsetzen, die Auswahl dürfte doch ausreichend sein.
Ich habe schon FETs aufgrund von sehr kurzen und recht energiearmen
Spannungsspitzen sterben sehen, viele Typen sind hier doch relativ
empfindlich - Avalanche hin oder her.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de

 

[Martin Lenz]

Tilmann Reh schrieb:

Zur Originalfrage: Er kann es aushalten, es hängt von der Energie ab.
Heute sind viele MOSFETs schon "avalanche rated", das heist der
Betriebsfall von Martin ist explizit spezifiziert. Die Antiparalleldiode
im FET wirkt als Z-Diode und begrenzt Spannungsspitzen, dabei wird sie
natürlich heiß und kann überlastet werden, wenn die Leistung zu hoch
wird. Das passiert im Prinzip bei jedem MOSFET, aber bei den "avalanche
rated" Typen weis man wieviel noch OK ist. Auch hier gilt also: Im
Zweifelsfall das Datenblatt lesen.

Ich würde auf jeden Fall auf Nummer Sicher gehen und die Spannung
extern so begrenzen, daß der Avalanche Mode nicht gebraucht wird
(selbst wenn der FET das könnte). Bzw. einen FET für höhere Spannung
einsetzen, die Auswahl dürfte doch ausreichend sein.
Ich habe schon FETs aufgrund von sehr kurzen und recht energiearmen
Spannungsspitzen sterben sehen, viele Typen sind hier doch relativ
empfindlich - Avalanche hin oder her.

Das ist sicher im Sinne der Zuverlässigkeit eine gute Idee - je nachdem

ob man auf minimale cent/unit oder gute MTBF optimieren will. Am
Ende muß man doch slebst entscheiden, ob man seine Bauteile ausreizen
oder überdimensionieren will. Bei mir war es ein Experiment, ich hab die
Trafodaten nicht wirklich gekannt und die Bauteilauswahl erstmal nach:
12V Betrieb -> 50V MOSFET (und Schnittmenge mit Bastelkiste)
durchgeführt.

Martin