在电源、电机驱动、逆变器等功率电子系统中，功率 mosfet 因为开关速度快、导通损耗低而被广泛使用。但在实际应用中，MOSFET 也是一种对“使用环境”非常敏感的器件，稍有不慎就可能出现击穿、误动作甚至直接损坏。因此，在设计和应用功率 MOSFET 时，必须配合合理的保护措施。下面从工程实践角度，系统梳理使用功率 MOSFET 时需要重点关注的几类保护。

一、过压保护：防止漏源击穿

功率 MOSFET 最常见的失效原因之一就是漏源电压 VDS 过高。在感性负载(如电机、变压器、继电器)中，关断瞬间容易产生高幅值尖峰电压，超过 MOSFET 的耐压等级。

常见的过压保护方式包括：

· TVS 二极管：在 MOSFET 两端并联 TVS，可快速钳位浪涌电压。

· RC 吸收电路(Snubber)：吸收关断瞬间的能量，抑制尖峰。

· 流二极管：在感性负载回路中提供电流回路，降低反向冲击。

选型时应留足耐压裕量，一般建议 MOSFET 的额定 VDS 至少是实际工作电压的 1.3～1.5 倍。

二、过流保护：避免瞬时烧毁

MOSFET 在短路或负载异常时，会承受远超额定值的电流，导致芯片温度急剧上升。虽然 MOSFET 有一定的脉冲电流能力，但持续过流仍然会造成失效。

常见的过流保护手段有：

· 采样电阻 + 比较器，实现硬件限流或关断;

· 电流检测芯片，对电流进行实时监测;

· 驱动 IC 内置保护，在检测到异常电流时自动关断栅极。

在高功率应用中，过流保护通常是“必须项”，不能只依赖 MOSFET 本身的 SOA(安全工作区)。

三、栅极保护：防止 VGS 过压和误触发

MOSFET 的栅极是绝缘结构，对静电和过压非常敏感。VGS 超过最大额定值(通常为 ±20V)会直接击穿栅氧层。

常见的栅极保护措施包括：

· 栅极串联电阻：限制充放电电流，抑制振荡;

· 齐纳二极管：钳位栅源电压，防止过压;

· 合理的 PCB 布线：减少寄生电感引起的栅极尖峰。

此外，在高 dv/dt 场景中，还要注意避免米勒效应引起的误导通。

四、热保护：控制结温是关键

MOSFET 的性能与温度密切相关，结温过高会导致 RDS(on) 增大、可靠性下降，严重时直接损坏。

热保护主要从三方面入手：

· 合理散热设计：包括散热片、铜箔面积、导热材料;

· 降低损耗：选用低 RDS(on) 器件，优化开关频率;

· 温度监测：通过 NTC 或温度传感器实现过温关断。

一般建议 MOSFET 的结温控制在 125℃ 以下，以保证长期稳定运行。

五、ESD 与系统级保护

在生产、装配和维护过程中，静电放电(ESD)也可能损坏 MOSFET。

常见措施包括：

· 栅极加下拉电阻，防止悬空;

· 输入端增加 ESD 防护器件;

· 生产环节做好防静电管理。

结语

功率 MOSFET 的可靠应用，绝不仅仅是“选一个耐压、电流够大的型号”这么简单。过压、过流、栅极、热管理以及系统级防护，共同决定了 MOSFET 在实际产品中的寿命与稳定性。在设计阶段充分考虑这些保护措施，往往能显著降低后期失效风险，提高整机可靠性，这也是成熟电源与驱动方案的重要标志之一。