Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik P-Kanal FET Gate defekt


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von Mach F. (machfax)


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Hallo zusammen

Ich habe bei einer Schaltung einen P-Kanal FET(Q4A) eingesetzt der 
defekt ist. Zwischen Gate und Source (PIN1 und PIN2) ist er niederohmig 
geworden.
Hat jemand schon eine solche Erfahrung gemacht und eine Ahnung warum 
dies passieren kann? Bei einer Überlast zerstört sich der FET 
normalerweise zwischen Drain und Source, aber beim Gate hatte ich dies 
noch nie gehabt.

Danke für Feednbacks.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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ESD-Durchschlag?  Einfach Ugs überschritten?

Das Gateoxid eines MOSFETs ist nur ein paar Atomlagen dick, sodass
die Feldstärke an ihm verdammt hoch ist.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Welches ist die Gatespannung an TS15 bezueglich der Speisung. Mir 
scheint sie vom Spannungsteiler her groesser als -12V. Allenfalls mit 
dem Datenblatt vergleichen...

Und dann grad mit dem Fet von der Speisung auf den Cap ... ist eher 
wild.

von Simpel (Gast)


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Wenn Q16 sperrt und C22 leer ist, stehen 24V Ugs am Q4A. Ich hab mir 
sein Datenblatt nicht angeschaut, aber vermute, dass ihm das zuviel ist.

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Wenn Q16 sperrt und C22 leer ist, ..

Und beim Laden macht der Fet langsam zu. Also immer auf Verlustleistung 
maximieren.
Ein N-Fet gehoert da nicht hin. Es muss ein P-Fet sein.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Kann es sein, dass ihr den Sourceanschluss missdeutet?  Der ist „oben“,
an +24 V.

Ugsmax ist ±20 V, zusammen mit dem Spannungsteiler sollte das OK sein.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Simpel schrieb:
> Wenn Q16 sperrt und C22 leer ist, stehen 24V Ugs am Q4A.

Nö.

Das Schaltzeichen ist zwar ziemlich komisch, aber offensichtlich soll 
das ein p-Kanal MOSFET sein. Source oben an 24V, Drain unten an C22. Der 
Pfeil am Symbol soll wohl die Bodydiode darstellen.

Aber der FET kriegt halt -15V U_gs. Ich habe jetzt nicht das Datenblatt 
gecheckt, ob er das noch aushält. Und natürlich gilt das auch nur, wenn 
die +24V den Nominalwert haben. Ein kleiner Spike auf dieser Spannung 
und der FET gibt Rauchzeichen. Eine Umdimensionierung des Spannungs- 
teilers R11/R12 auf U_gs = -12V und eine 12V Z-Diode parallel zu R11 
wäre IMHO besser.

von machfax (Gast)


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Ja die Diode ist die Freilaufdiode im FET, laut Datasheet liegt VGS max 
bei +-20V:
http://www.diodes.com/_files/datasheets/ZXMP6A17DN8.pdf

Durch R11 und R19 liegen max. 15.42 V an, solte also passen. Die 24V 
primärseitig sind begrenzt, was den Ladestrom von C22 begrenzt, auch 
wenn es theoretisch ein Kurschluss bedeuten würde. I_DM liegt bei 15.6A 
(Pulsed Drain Current).

Das mit der Z-Diode oder einer Anpassung vom Spannungsteiler kann ich 
mir anschauen, demnach müsste die zu hohe Spannung am Gate die Ursache 
sein, ich fand eben auch keine andere schlüssige Erklärung, denn wenn 
der C22 oder sonstige Verbraucher das Problem wären, hätte ich einen FET 
mit D-S Kurschluss und nicht das Problem beim Gate...

Danke mal im Voraus

von Hurra (Gast)


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Rechne dir mal den Strom aus, der durch den FET fließt, wenn du ihn 
einschaltest und C22 leer ist.

Nehmen wir mal an: RDSON = 0,1Ohm -> Imax=240A

Muss nich unbedingt das Problem sein, kann aber.

von Mach F. (machfax)


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Hurra schrieb:
> Rechne dir mal den Strom aus, der durch den FET fließt, wenn du ihn
> einschaltest und C22 leer ist.
>
> Nehmen wir mal an: RDSON = 0,1Ohm -> Imax=240A

Ja das stimmt, der Strom der 24V Versorgung ist aber begrenzt und somit 
kann auch theoretisch nur soviel Strom fliessen wie das Netzteil 
hergibt.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Hurra schrieb:
> Nehmen wir mal an: RDSON = 0,1Ohm -> Imax=240A

Zeig mir mal den Elko dieser Baugröße, der wirklich in der Lage
wäre, so einen Strom aufzunehmen. ;-)

Außerdem ist das doch völlig irrelevant: davon schlägt die G-S-Strecke
nicht durch.  Um dieses Problem geht's aber.

von Erax (Gast)


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Wenn Deine Doku stimmt, dann fällt mir nur noch ESD ein.
Wieviele PMOS sind Dir denn schon gestorben?
Wenn das öfter vorkommt, ESD Diode zwischen Gate und Source.

von Mach F. (machfax)


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Erax schrieb:
> Wieviele PMOS sind Dir denn schon gestorben?

Dies ist der erste bei ca. 150 Geräten die je 4 Stück verbaut haben...
Darum sehe ich es auch weniger kritisch, da auch Burst, Surge, HF 
Einkopplung usw. im EMV Labor ok waren ohne irgendwelche Probleme zu 
verursachen, aber ich habe es eben nicht so gerne, wenn Bauteile 
"unerklärlich" zerstört werden...

Grüsse

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jupps, MOSFet sind gegen ESD viel empfindlicher als CMOS Bausteine, das 
ist jedenfalls meine Erfahrung. Hängt vermutlich damit zusammen, das sie 
keine Schutzdioden haben.
Der MOSFet könnte schon vor dem Einbau beschädigt worden sein.

: Bearbeitet durch User
von Mach F. (machfax)


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Matthias S. schrieb:
> Der MOSFet könnte schon vor dem Einbau beschädigt worden sein.

Ja das könnte durchaus passiert sein da eventuell bei den Prototypen die 
anschliessend vergossen wurden nicht sauber auf ESD Schutz geachtet 
wurde...
Ich habe soeben ein anderes Layout erstellt und da einen neuen N-Fet 
gesucht (für eine andere Anwendung), habe gesehen, dass mittlerweile 
viele FETs ESD Dioden im Gate schon verbaut haben... Wohl nicht ohne 
Grund und die Technik macht es (fast) kostenlos möglich

von Michael B. (laberkopp)


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Mach F. schrieb:
> Ja das stimmt, der Strom der 24V Versorgung ist aber begrenzt und somit
> kann auch theoretisch nur soviel Strom fliessen wie das Netzteil
> hergibt.

Das Netzteil hat allerings am Ausgang nach der strombegrenzung auch 
einen Elko...

Jörg W. schrieb:
> Zeig mir mal den Elko dieser Baugröße, der wirklich in der Lage
> wäre, so einen Strom aufzunehmen. ;-)

Kurzzeitig sind alle aktuellen Elkos schaltfest, können also den 
Kurzschlusstron tragen.

von Mach F. (machfax)


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Das Netzteil hat einen Elko drin, ist aber nicht sehr gross.
Es ist kein 0815 Netzteil ab Stange sondern auf dem selben Print 
gelayoutet, aber wie gesagt wäre dann Drain Source defekt und nicht das 
Gate...

von Joachim B. (jar)


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in meiner Industiezeit waren mal alle bestückten FETs nach dem Einbau 
defekt, Rds off nur noch einige kOhm, es wurde nach langwieriger Suche 
festgestellt das sie von der Rolle geschnitten beim Fall in den 
Auffangbehälter angeschädigt wurden durch statische Enladung, drehende 
Rolle (FET gegurtet) Aufladung, harte Entladung im Auffangbehälter.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mach F. schrieb:
> den Prototypen die
> anschliessend vergossen wurden

Ihr vergießt auch die Prototypen? Ohne dir zu nahe zu treten, aber ist 
das nicht sinnlos? Wie wollt ihr denn daran noch was messen?

von Mach F. (machfax)


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Matthias S. schrieb:
> Ihr vergießt auch die Prototypen? Ohne dir zu nahe zu treten, aber ist
> das nicht sinnlos? Wie wollt ihr denn daran noch was messen?

Ja die Prototypenserie von 50Stück wurde anschliessend vergossen, da 
bezüglich Feuchtigkeit grosse Probleme auftraten. Zuerst wurde dioese 
nur lackiert, was aber nicht genügend Schutz brachte, jetzt sind diese 
vergossen und ich hatte noch nie eienn Ausfall, und mit 
Dichtungsentferner löst sich die Vergussmasse wieder auf :-) nicht sehr 
hübsch aber was solls

von Axel S. (a-za-z0-9)


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machfax schrieb:
> laut Datasheet liegt VGS max bei +-20V:
> http://www.diodes.com/_files/datasheets/ZXMP6A17DN8.pdf
>
> Durch R11 und R19 liegen max. 15.42 V an, solte also passen.

Wenn ich mir das Datenblatt ansehe, scheint oberhalb -U_gs = 10V nicht 
mehr viel zu passieren - R_ds_on mäßig. Darum mit U_gs nicht höher gehen 
als nötig und liber mehr Abstand zu den maximum Ratings lassen. Oder 
eben mit einer Z-Diode begrenzen. Vor allem wenn man Bursts auf der +24V 
Leitung nicht sicher ausschließen kann.

> Die 24V
> primärseitig sind begrenzt, was den Ladestrom von C22 begrenzt, auch
> wenn es theoretisch ein Kurschluss bedeuten würde.

Ich hätte C22 einfach weggelassen.

von Mach F. (machfax)


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Axel S. schrieb:
> Ich hätte C22 einfach weggelassen.

Elkos sind leider nötig, darum  ist mit Weglassen nix, wie auch immer, 
ich kann die Gatespannung auf 10V begrenzen und wenn ich mal ein 
Redesign mache zusätzlich eine Z-Diode einlayouten, Danke sehr

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