Wie stirbt ein P-FET?

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> eine Spannung
>
> 500 kV ?

berechtigter Einwand .. ne, 24V werden geschaltet.
es wurde ein FQD11P06 verwendet, der schafft 30V

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> Hat jemand eine Idee/Erfahrung, wie ein toter P-Fet sich verhält?
>> Kann es sein, dass der nun permanent durchschaltet?
>
> Meistens. Im anderen Falle sieht man eh deutlich, dass er defekt ist, da
> hat er sein Gehäuse gesprengt.


Leider komm ich an den PFet nicht ran um das anzuschauen.
Auch für Messungen komme ich nicht ran ... daher die Frage.

ACDC schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> Nun nach einer Weile ist das Ganze jetzt defekt,
>
> Gatespannung zu hoch.

Wenn der N-FET das Gate des P-FET hart auf Masse schaltet, trifft das 
durchaus zu.
Die allermeisten FET sind nur mit Ugs max. 20V spezifiziert.

ACDC schrieb:
> Gatespannung zu hoch.
Der kann jetzt aber tatsächlich 30V zwischen Gate und Source ab...

Daniel R. schrieb:
> Der schaltet eine Spannung zum Ausgangspin durch.
Und was hängt da dran? Wie stabil sind die 24V? Wie sieht der Aufbau aus 
(lange Leitungen = Überschwinger beim Schalten)?

Wolfgang schrieb:
> hinz schrieb:
>> Meistens. Im anderen Falle sieht man eh deutlich, dass er defekt ist, da
>> hat er sein Gehäuse gesprengt.
>
> Super Glaskugel!
> Woher weisst du, was dort für Ströme fließen und was die 24V Versorgung
> her gibt?

Ach, da hab ich schon ganz andere Glaskugeln gesehen :-)
24V LKW Batterie - sollte halbwegs konstant sein.

Daniel R. schrieb:
> 24V LKW Batterie - sollte halbwegs konstant sein.
Die Schaltung ist auch im LKW eingesetzt und ausgefallen?
Oder steht der Akku nur unter dem Tisch zur Versorgung?

Lothar M. schrieb:
> ACDC schrieb:
>> Gatespannung zu hoch.
> Der kann jetzt aber tatsächlich 30V zwischen Gate und Source ab...
>
> Daniel R. schrieb:
>> Der schaltet eine Spannung zum Ausgangspin durch.
> Und was hängt da dran? Wie stabil sind die 24V? Wie sieht der Aufbau aus
> (lange Leitungen = Überschwinger beim Schalten)?

ja, die meisten PFET können nur so um die 20V, aber ich hab mir schon 
extra einen rausgesucht mit mehr (30V).
Da ich davon ausgegangen wäre, dass die 24V von der LKW Batterie 
halbwegs stabil sind, hätte ich mich mit 30V auf der sicheren Seite 
gesehen.

Im Prinzip sollte es nur ein Steuerausgang sein - konkreter Stromfluss 
unbekannt.
Aber auch hier wäre ich eigentlich davon ausgegangen, dass die 9A 
absolut überdimensioniert sind, aber das wäre ja ansich egal.
Nicht auszuschließen wäre jedoch ein Kurzschluss im Kabelstrang oder 
sowas in der Art .... und so landen wir dann bei meiner initialen Frage 
:-)

Lothar M. schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> 24V LKW Batterie - sollte halbwegs konstant sein.
> Die Schaltung ist auch im LKW eingesetzt und ausgefallen?
> Oder steht der Akku nur unter dem Tisch zur Versorgung?

ja, korrekt, war eingebaut im LKW

ArnoR schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> 24V LKW Batterie
>
> Aha, also beliebig viel Strom. Vielleicht wurde der FET durch
> Überschreiten des SOA zerstört, also durch zu langsames Schalten zu
> großer Ströme.

OK, da wirds interessant, das Thema kenne ich nicht.
Was mach nicht kennt macht normalerweise die Probleme :-)

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> 24V LKW Batterie - sollte halbwegs konstant sein.
>
> Batterie ja, Bordnetz nein.


mir ist klar, dass das Boardnetz nicht permanent auf 24,00V steht.
Was denkst du wäre realistisch?
sowas wie 26V kann ich mir gut vorstellen, aber deutlich über 30V ?

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> Aber auch hier wäre ich eigentlich davon ausgegangen, dass die 9A
>> absolut überdimensioniert sind, aber das wäre ja ansich egal.
>> Nicht auszuschließen wäre jedoch ein Kurzschluss im Kabelstrang oder
>> sowas in der Art .... und so landen wir dann bei meiner initialen Frage
>
> Hatte ich dir doch schon beantwortet.
>
>
> Möglicherweise wäre ein Smart-Highside-Switch für deine Anwendung
> besser.
>
> Schau dir mal BTS432 an.

ja, danke für den Tip, das werde ich in die Schublade legen, aber bringt 
mich leider jetzt erstmal nicht weiter.

ArnoR schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Vielleicht wurde der FET durch
>> Überschreiten des SOA zerstört, also durch zu langsames Schalten zu
>> großer Ströme.
>
> Oder überhaupt zu große Ströme, z.B. Kondensatoraufladung in der Last.
>
> Blöde Rumraterei, weil natürlich wie gewöhnlich alle wesentlichen Infos
> fehlen.


tja, sonst wärs ja nicht spannend, oder?  ;-)
Was wären denn noch weiter relevante Infos?

Wie schon gesagt im Prinzip ist es eigentlich nur ein Steuerausgang.
Würde mich echt wundern, wenn da die 9A nicht ausreichen würden.
Aber stimmt schon, die Info wäre nett, habe ich aber leider nicht.

ArnoR schrieb:
> ArnoR schrieb:
>
> Oder überhaupt zu große Ströme

also Kurzschluss könnte ich nicht ausschließen -> das wäre dann Teil der 
initialen Frage ...
würde das zu dem Verhalten passen, dass der nun permanent High ist?!
oder würde er dann auf LOW stecken bleiben?

Daniel R. schrieb:
> sowas wie 26V kann ich mir gut vorstellen, aber deutlich über 30V ?
Schon im 12V-Bordnetz musst du da mal kurzzeitig mit Spannungen bis 100V 
rechnen:
https://mk4-wiki.denkdose.de/grundlagen/kfz-bordnetz/start

Und die Energie in so einem 2ms Impuls reicht locker, um die paar Atome 
GS-Isolation nachhaltig zu durchschlagen...

Wolfgang schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> also Kurzschluss könnte ich nicht ausschließen -> das wäre dann Teil der
>> initialen Frage ...
>
> Bei einem Kurzschluss an 24V LKW Akku dürften die 9A nie und nimmer
> ausreichen. Wahrscheinlich kannst du da 1.8 Nullen an die Stromangabe
> ranhängen.
>

ich denke, da haben wir aneinander vorbei geredet.
Kurzschluss vom Ausgangspin auf GND sollte im Normalfall nicht sein - 
klar.
Wenn doch Kurzschluss, dann Transistor TOT - OK.
Die Frage ist nur, bleibt in diesem Fall der PFET auf HIGH oder auf LOW, 
und passt das dann zu meinem Fehlerbild.

ODER, passt mein Fehlerbild eher zu Variante 2: dass der PFet durch 
Überspannung gekillt wurde?

Lothar M. schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> sowas wie 26V kann ich mir gut vorstellen, aber deutlich über 30V ?
> Schon im 12V-Bordnetz musst du da mal kurzzeitig mit Spannungen bis 100V
> rechnen:
> https://mk4-wiki.denkdose.de/grundlagen/kfz-bordnetz/start
>
> Und die Energie in so einem 2ms Impuls reicht locker, um die paar Atome
> GS-Isolation nachhaltig zu durchschlagen...

ok, danke.
Wenn das Boardnetz doch so "wild" ist, dann wäre das durchaus als 
Fehlerursache möglich.
Würde das zum Fehlerbild passen?  PFET bleibt HIGH?

Netter Onkel schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> PFET bleibt HIGH?
>
> "High" würde ich es nicht nennen, sondern EIN.

nennen wir es EIN, damit kann ich leben.
wäre das auch die Antwort auf die Frage?

Netter Onkel schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> PFET bleibt HIGH?
> "High" würde ich es nicht nennen, sondern EIN.
Der legiert halt einfach durch: Siliziumschmelze.

@ Daniel R.:
Löte ihn mal aus und miss den Durchgang zwischen den Pins...

OK, danke für eure tatkräftige Unterstützung.

Mit diesen Infos sieht es wohl so aus, als wäre die Spannungsfestigkeit 
von 30V nicht ausreichend und daher tritt der Defekt auf.

danke schonmal.

Netter Onkel schrieb:
> dass der FDN335 nur für 20Volt(!) Drain-Source-Spannung ausgelegt ist.
Autsch!

Daniel R. schrieb:
> Nun möchte ich den Fehler eingrenzen.
Messen ist eine gut Idee: miss mal die GS-Spannung vom T11. Kann sein 
dass der T11 noch ganz ist und "nur" der T12 dauerhaft leitet...

Daniel R. schrieb:
> Im Prinzip sollte es nur ein Steuerausgang sein - konkreter Stromfluss
> unbekannt.
Dann mach da mal ein Sicherung/Polyfuse rein, die Schlimmstenfalls den 
Stromfluss begrenzt.

> Wie stirbt ein P-FET?
Die meisten, laut, hell und hässlich!

Daniel R. schrieb:

> Möglicherweise wurde der P-Fet überlastet und ist "abgefackelt"?

Das ist in 99% aller Fälle so, wenn ein Transistor "stirbt".

akg schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Dann mach da mal ein Sicherung/Polyfuse rein, die Schlimmstenfalls den
>> Stromfluss begrenzt.
> Und die einen Halbleiter nicht schützt.
Nein, aber den Rest. Hast du mal die schönen schwarzen Flocken gesehen, 
wenn Expoxy brennt?
Denn auch der Rest der Leiterplatte wird nicht für "unbekannte" Ströme 
bis hin zum Kaltstartstrom des Akkus ausgelegt sein...

Netter Onkel schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> wäre das auch die Antwort auf die Frage?
>
> Dass ein MOSFET nach einer Überspannung am Gate dauerhaft leitfähig
> bleibt, ist normal. Besonders, wenn im Falle eines Überschlages ein
> hoher Strom fließen kann, so wie hier.
>
> Ich habe gerade festgestellt, dass der FDN335 nur für 20Volt(!)
> Drain-Source-Spannung ausgelegt ist....


OK, sehr aufmerksam ... aber da kann ich Entwarnung geben.
Der FDN wurde leider im Schaltplan nicht nachgezogen.
Tatsächlich wurde ein NTR5103NT1G auf die Platine bestückt, der hält 
auch Vgs=30V bzw. Vds=60V aus.
Das ist also "nur" gleich schlecht wie beim PFET.

HildeK schrieb:
>
> In deinem Fall dürfte der Ausschalttransient durch den 20k-Widerstand
> deutlich langsamer sein als gewünscht (SOA). Und zusätzlich würde ich
> als Maßnahme noch mit einem Widerstand zwischen T12-D und T11-G die
> Gatespannung des T11 reduzieren und auch eine Z-Diode (z.B. 20V)
> parallel zu R19 einbauen.

danke für den konstruktiven Beitrag.

Lothar M. schrieb:
> Messen ist eine gut Idee: miss mal die GS-Spannung vom T11. Kann sein
> dass der T11 noch ganz ist und "nur" der T12 dauerhaft leitet...

Ich würde ja gerne rein messen, nur leider ist die ganze PCB vergossen, 
und somit komme ich nicht ran an die Bauteile.
Daher hab ich mich ans Forum gewendet - somit hab ich zumindest schonmal 
einen guten Ansatz was die Ursache des Problems betrifft.

Jetzt ist halt die Frage wie ich das Problem einfach lösen kann.
Ein Redesign wäre der allerletzte Ausweg, da schon einige PCB gefertigt 
wurden ...

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> HildeK schrieb:
>>>
>>> In deinem Fall dürfte der Ausschalttransient durch den 20k-Widerstand
>>> deutlich langsamer sein als gewünscht (SOA). Und zusätzlich würde ich
>>> als Maßnahme noch mit einem Widerstand zwischen T12-D und T11-G die
>>> Gatespannung des T11 reduzieren und auch eine Z-Diode (z.B. 20V)
>>> parallel zu R19 einbauen.
>>
>> danke für den konstruktiven Beitrag.
>
> Beitrag "Re: Wie stirbt ein P-FET?"

haha, ja, hinz, natürlich auch dir ein persönliches Danke für deine 
wertvollen Hinweise!
Du warst einfach zu schnell mit den korrekten Antworten - machmal ist 
der Markt noch nicht reif für ein Produkt :-)

hinz schrieb:
> Daniel R. schrieb:
>> Jetzt ist halt die Frage wie ich das Problem einfach lösen kann.
>> Ein Redesign wäre der allerletzte Ausweg, da schon einige PCB gefertigt
>> wurden ...
>
> Wenn zumindest der Widerstand reingeflickt werden kann: es gibt auch
> MOSFETs mit integrierter Z-Diode, und auch mit höherer
> Spannungsfestigkeit.
>
> An der nicht vorhandenen Kurzschlussfestigkeit ändert das aber nichts.

ok, das kann ich probieren, ob ich das hinkrieg.
die Kurzschlussfestigkeit sehe ich erstmal nicht so kritisch, da das im 
Normalfall ja nicht passieren sollte und daher auch nicht so schwer 
wiegt wie ein systematisches sterben am Boardnetz.

Der Andere schrieb:

> Daniel R. schrieb:
>> Ich würde ja gerne rein messen, nur leider ist die ganze PCB vergossen,
>> und somit komme ich nicht ran an die Bauteile.
>
> Wie jetzt? Ich denke doch mal es geht um ein PCB von dir oder deiner
> Firma.
> Dann nimm halt eins zum Messen bevor du es vergiesst.

ja klar, eine neue Platine kann ich schon hernehmen und daran rummessen, 
das ist ja nicht das Problem. Aber die fehlerhafte PCB ist eben schon 
vergossen, und deswegen kann ich nicht konkret rausmessen was defekt 
ist. Könnte der NFet sein oder der PFet, oder sogar ganz was anderes ...
Das war ja die Intention dieses Threads, um das Problem einzugrenzen.
Aber so wie es ausschaut ist der PFet eh ein heißer Kandidat insbesonder 
hinsichtlich Überspannung.

Daniel R. schrieb:
> Jetzt ist halt die Frage wie ich das Problem einfach lösen kann.
> Ein Redesign wäre der allerletzte Ausweg, da schon einige PCB gefertigt
> wurden ...

Um das halbwegs anwendungssicher zu redesignen wirst Du ca. 3x soviele 
Bauteile benötigen. Nimm' ein Relais + Sicherung!

nachtmix schrieb:
> Ja, die meisten Halbleiter, also auch Dioden, bipolare Transistoren,
> Triacs, Thyristoren,... werden durch eine massive Überlastung
> dauerleitend, sofern der Strom  nicht ausreicht, dass sie explodieren
> oder die Bonddrähte durchbrennen.

Danke, das war zumindest mal eine klare Antwort auf die Frage :-)

hinz schrieb:
> Ich hab die Normen, deshalb muss ich nicht phantasieren.
Ist doch schön, wenn man dann zum Schluss doch Recht hat, nicht?

Aber die ganze Rechthaberei dient hier in keinster Form der Sache. 
Denn da ist schon abseits jeder "Norm" offensichtlich, dass grundlegende 
Probleme das sind. Die zu beantwortende Frage ist somit:
Kann man dieses blauäugige Desgin noch soweit retten, dass Zeit für ein 
Redesign ist?

Und meine Antwort ist:
Nein. Auf jeden Fall nicht so, dass das sicher lange genug 
funktioniert. Ich würde da blitzschnell ein Redesign anpacken und einen 
Smartswitch vom Schlage BTS-irgendwas einsetzen.

BTW:
Blöderweise halten sich Fehler auch nicht unbedingt an "die Norm". Ich 
teste meine Steuerungen z.B. über "die Norm", von wem auch immer diese 
"Norm" festgelegt wurde. Und wenn das 4x14,4V sind und "die einzig 
gültige und zu beachtende Norm" nur 36V verlangt, dann bin ich im 
sicheren Bereich...

Deutsch löschen ist gemeinhin einfacher als deutsch schreiben.
Wollen Elektronikfreunde ein Forum so bierernst wie ARD&ZDF?
Substanzloser Hickhack um des Hickhacks Willen? Na, man ist ja hier kein 
gebührenpflichtiges Zwangsmitglied.

hinz schrieb:
>
> Und meine Antwort ist:
> Nein. Auf jeden Fall nicht so, dass das sicher lange genug
> funktioniert. Ich würde da blitzschnell ein Redesign anpacken und einen
> Smartswitch vom Schlage BTS-irgendwas einsetzen.
>

hinz
danke für deine Hinweise.
Ich werde dann wohl umgehend das Redesign angehen, insbesondere den von 
dir vorgeschlagenen BTS in Betracht ziehen.

Frage:
reicht dann ein nackter BTS für die Anwendung, oder ist hier dennoch 
eine zusätzliche Schutzbeschaltung nötig? (Ich habe noch nie mit BTS 
gearbeitet.)
Hat jemand einen passenden Vorschlag bei der Hand?
danke.

Bevor ich das Redesign angehe .. das wird ja eine Zeit lang dauern.
Deswegen hätte ich mir nochmal Gedanken gemacht, wie ich zur 
Überbrückung die aktuelle Steuerung "verbessern" könnte. Die Steuerungen 
werden ja schon gebraucht.

Die PFet-Schaltung ist mehrfach für mehrere Ausgänge auf der PCB und 
auch vergossen, da komme ich leider nicht mehr ran um Wirderstand und 
Z-Diode beim PFet zu ergänzen - das ist für einen Umbau leider nicht zu 
bewerkstelligen.

Wo ich allerdings ran könnte, wäre der 24V Eingangspin + GND. Ein wenig 
Platz wäre da auch.
Am einfachsten wäre eine parallel geschaltete Lösung a'la Kondensator, 
aber auch das wird wohl nicht funktionieren.

Zur Not wäre es auch möglich den 24V Pin zu lösen und seriell was 
einzubauen.
Sowas wie Serieninduktivitiät, aber das wird wohl auch nicht ausreichen.
Wir wärs mit einem Spannungsregler??
Oder gibt's dafür spezielle nennen wir es mal "Filterbauteile"?
Ich denke da an irgendwas einfaches mit 2-3 Pins.  Alle andere wird dann 
schon wieder schwierig zum rein friemeln.

Wäre spitze, wenn da jemand eine Idee hätte, danke.

TVS Diode?
Varistor?

Ich würde einen Teufel tun und das diskret aufbauen, genau wegen der 
Probleme die Du gerade jetzt hast!

Nimm einen ProFET von Infineon, der TTL-kompatible Logikeingänge, 
Temperaturüberwachung und -Abschaltung, Kurzschluss- und 
OpenLoad-Detektion und Anstiegszeitenbegrenzung (EMV), sofern Du keine 
PWM machen willst.

ITS711L1 zum Beispiel für 4 Ausgänge. Wenn man die ganzen 
Schutzbeschaltungen diskret aufbaut, ist man nicht kleiner als der 
SO20-IC.

Äußere Schutzbeschaltung in Form von Drosseln, Varistoren und TVS-Dioden 
muss zwingend vorhanden sein, ansonsten wird Dir das mit dem ProFET auch 
passieren!

Viel Spaß beim Entwickeln!

Sven

PS: FETs legieren i.d.R. durch, es bildet sich also eine 
Siliziumschmelze und der FET ist quasi dauerhaft eingeschaltet. Das 
passiert meiner Erfahrung nach in 10 von 10 Fällen bei Überschreitung 
von Igs. Überspannung am Gate durchschlägt die Gate-Isolation und er 
stirbt meistens so, dass er nicht dauerhaft leitend ist. Hier kommt es 
aber auf die Energiemenge des Pulses an. - Du musst also die 
Störtransienten aus Deiner Schaltung fernhalten.

danke Sven