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I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatiche?

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatiche?

Messaggioda Foto Utentemrc » 15 gen 2021, 17:17

Ciao.

Pur avendo usato per svariati anni i MOSFET, sia per lavoro che per hobby, in questi giorni mi è sorto un dubbio, ( meglio tardi che mai! :roll: ).

I MOSFET di media potenza della serie IRF, ma non solo, sono costruiti prevedendo una protezione contro le scariche elettrostatiche?
Mi riferisco ad esempio ai MOSFET tipo: IRF540, IRF820, IRF630.....eccetera.
Nei relativi datasheet non è riportato nessun riferimento a questo tipo di protezioni, o almeno io non l' ho visto.

Un esempio di datasheet è il seguente:
https://www.vishay.com/docs/91021/91021.pdf

Ho cercato in internet ma non ho trovato nulla che potesse chiarire il mio dubbio.
Ho trovato delle indicazioni ma, alle volte, contrastanti tra loro.
Ho anche cercato qualche application note che descrivesse le caratteristiche generali di questi tipi di MOSFET, tra cui, eventualmente, le suddette protezioni, ma non ho trovato niente.

Avreste, per favore, la possibilità di chiarirmi il di cui sopra?

GRAZIE!
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[2] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentebrabus » 15 gen 2021, 17:41

Risposta secca: no.

Anzi, guai a superare la tensione di 20V fra Gate e Source, pena la perforazione dello strato d'ossido.

mrc ha scritto:(...)
Ho trovato delle indicazioni ma, alle volte, contrastanti tra loro.
(...)


Quali indicazioni hai trovato?
Alberto.
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[3] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentemrc » 15 gen 2021, 18:15

Ciao Foto Utentebrabus, grazie.

Nella ricerca che ho condotto, ho consultato anche alcuni forum, in cui viene detto che i MOSFET, di media alta potenza, sono protetti dalle scariche elettrostatiche ma questo non è riportato nei relativi datasheet perché sono in forma "ridotta" e quindi non completi.
Inoltre affermano che per trovare le indicazioni, di cui sopra, occorre consultare le relative application note che trattano le caratteristiche generali di quella famiglia di MOSFET.
Come ho riportato nel primo post, ho cercato delle application note che parlassero di queste cose ma senza successo.

Invece altri affermano che i MOSFET non sono protetti, come tu mi confermi.
Ho comunque trovato svariati documenti in cui questo viene confermato.

Altri affermano di aver lavorato per anni con questi componenti e di non aver avuto problemi riconducibili all' elettrostatica, pur non adottando particolari precauzioni.

Questo d' altronde è successo anche a me, ed è per questo che mi è nato il dubbio.
Anche se non ho adottato nessuna particolare precauzione sia a lavorare sia a casa, non mi è mai successo di avere dei MOSFET guasti a causa delle scariche elettrostatiche.
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[4] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 15 gen 2021, 18:40

Quei mosfet da me usati, tipo quelli indicati, non mi sono mai saltati, manipolandoli senza particolari accortezze.

L'unico mosfet che mi è saltato, senza precauzioni, è stato il 2N7001, da considerare che questo è supersensibile, e da segnale.

saluti.
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[5] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentedimaios » 15 gen 2021, 18:49

Dipende dal MOSFET che utilizzi.
E' buona regola provvedere alla protezione del dispositivo soprattutto se si tratta di circuiti di potenza.
Esistono già delle soluzioni pronte per l'uso.
Vedi questo articolo della Texas Instruments per farti un'idea.
Ingegneria : alternativa intelligente alla droga.
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[6] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentemrc » 16 gen 2021, 11:32

Prima di tutto, grazie a tutti per il vostro interessamento!

dimaios ha scritto:Vedi questo articolo della Texas Instruments per farti un'idea.

Foto Utentedimaios, ho letto l' articolo che mi hai consigliato, di cui ti ringrazio, e l' ho trovato interessante.
Però, mi scuso, ma questo non mi aiuta a risolvere il mio dubbio.

dimaios ha scritto:Dipende dal MOSFET che utilizzi.

Infatti la mia domanda si riferisce ai mosfet di media potenza, come ho riportato nel primo post, tipo IRF540, IRF630 ecc.

Un' altra indicazione trovata in internet, che mi ha disorientato ulteriormente, e mi è passata di mente di aggiungerla nella risposta a Foto Utentebrabus nel post n°3, dice che:
in generale:

"....i MOSFET vengono costruiti inserendo un diodo zener tra gate e substrato..."

Questo sarebbe tratto dal libro "Microelettronica" di Millman e Halkias.
Ho cercato il testo del libro per verificare, il di cui sopra, ma non l' ho trovato disponibile per una lettura.
Molto probabilmente questa affermazione si riferisce a particolari tipi di MOSFET, come ha detto @dimaios.

Comunque a questo punto, considerando che il tipo di MOSFET da me indicati non hanno una protezione dalle scariche elettrostatiche come mi dice @brabus:
brabus ha scritto:Risposta secca: no.

e che anche Foto Utentelelerelele,
lelerelele ha scritto:...Quei mosfet da me usati, tipo quelli indicati, non mi sono mai saltati, manipolandoli senza particolari accortezze...

ha avuto la mia stessa esperienza:
mrc ha scritto:...Anche se non ho adottato nessuna particolare precauzione sia a lavorare sia a casa, non mi è mai successo di avere dei MOSFET guasti a causa delle scariche elettrostatiche...

mi chiedo e vi chiedo:
come mai, non avendo nessuna protezione, i MOSFET non si guastano manipolandoli senza adottare particolari precauzioni :?:
Faccio molta fatica a credere che sia solo una questione di fortuna.
Forse la risposta è legata al tipo di tecnologia adottata nella costruzione di tali componenti :?:
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[7] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentebrabus » 16 gen 2021, 19:09

mrc ha scritto:(...)
mi chiedo e vi chiedo:
come mai, non avendo nessuna protezione, i MOSFET non si guastano manipolandoli senza adottare particolari precauzioni :?:
Faccio molta fatica a credere che sia solo una questione di fortuna.
Forse la risposta è legata al tipo di tecnologia adottata nella costruzione di tali componenti :?:


La considerevole capacità Gate-Source di un mosfet di potenza, unitamente alla induttanza e resistenza serie dei reofori, contribuiscono a ridurre notevolmente la potenza dell'impulso che investe il Gate.
Tieni poi conto che molti danni provocati da ESD non si manifestano immediatamente; magari i MOSFET hanno subito un danno che però non ha rilevanza nell'applicazione per la quale viene impiegato.
Faccio un esempio: uso un MOSFET da 55A per commutare una corrente di 10A. Magari il MOSFET è danneggiato e il guasto si manifesta a 40A, ma io non me ne accorgerò mai.

Diverso è il discorso se parliamo di circuiti integrati: le capacità sono talmente ridotte che un impulso ESD si traduce quasi immediatamente in un danno permanente.
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[8] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentemrc » 17 gen 2021, 16:57

Grazie per la spiegazione Foto Utentebrabus, hai chiarito il mio dubbio!

brabus ha scritto:...Tieni poi conto che molti danni provocati da ESD non si manifestano immediatamente; magari i MOSFET hanno subito un danno che però non ha rilevanza nell'applicazione per la quale viene impiegato....

D' ora in poi cercherò di adottare tutte le precauzioni del caso per cercare di evitare eventuali danni provocati dalle scariche elettrostatiche.
Mi rimarrà il dubbio sulla piena funzionalità di quei MOSFET con cui ho avuto a che fare in passato e non trattati con le dovute precauzioni.

brabus ha scritto:Diverso è il discorso se parliamo di circuiti integrati: le capacità sono talmente ridotte che un impulso ESD si traduce quasi immediatamente in un danno permanente.

Penso che il tuo ragionamento possa essere esteso anche ai MOSFET usati per piccoli segnali.
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[9] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 17 gen 2021, 18:46

I primi usciti venivano confezionati su spugna conduttiva e veniva raccomandato di muoverli con delle cautele.
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[10] Re: I MOSFET sono protetti contro le scariche elettrostatich

Messaggioda Foto Utentedimaios » 18 gen 2021, 10:09

dimaios ha scritto:Vedi questo articolo della Texas Instruments per farti un'idea.
Foto Utentedimaios, ho letto l' articolo che mi hai consigliato, di cui ti ringrazio, e l' ho trovato interessante.
Però, mi scuso, ma questo non mi aiuta a risolvere il mio dubbio.


Sinceramente pensavo che l'idea fosse chiara. Se il dispositivo è autoprotetto puoi evitare la protezione esterna mentre se non lo è, come nel tuo caso, devi aggiungere i componenti per proteggerlo.
In particolare è buona norma proteggere sia per l'ESD che per l'overvoltage indipendentemente dall'applicazione.
La severità delle prove dipende dal contesto comunque, in ambito industriale, è obbligatorio proteggere da burst, surge e scariche elettostatiche.

Un esempio di applicazione della normativa ( serie di prove per remote I/O ):

EN 61000-4-2 ESD
8kV at air discharge (degree of severity 3),
4kV at contact discharge (degree of severity 2)

EN 61000-4-4
Burst, degree of severity 3

EN 61000-4-5
Surge, degree of severity 3

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