¿Cómo puedo proteger mi MOSFET?

Estoy usando este MOSFET en modo de agotamiento en un circuito de administración de energía de alto voltaje. Mi suministro de 500 V CC no es de alta calidad, y ahora que he quemado dos de estos MOSFET (cortos de compuerta para drenar), me pregunto si puedo colocar algún componente a cada lado para protegerlo. Obtuve resultados extraños con el primero antes de darme cuenta de que estaba arruinado. Podría haber quemado el segundo (no estoy seguro en qué punto de mi prueba falló) simplemente encendiendo el suministro de alto voltaje con un cable como este:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Con fines de protección: si simplifica las cosas, nunca quiero ver más de 200 mA a través del circuito. Si no hay mejores ideas, ¿supongo que podría poner un fusible de acción rápida frente a V +? Pero no estoy seguro si eso es lo único que puede hacer estallar este MOSFET. Por ejemplo, estoy empezando a preguntarme si no tener carga en el desagüe puede causar problemas.

¿Qué es este esquema? No veo ninguna razón por la que esto no deba explotar.
@MarkoBuršič - ¿Explica por qué? ¿Falta de carga en el desagüe? No pude encontrar nada en las especificaciones que restrinja el voltaje de drenaje que no sea menos de 1000 V sobre la fuente. Y la resistencia de potencia en la fuente debería limitar la corriente a 5A incluso si el MOSFET no está agregando ninguna resistencia (que, según su hoja de especificaciones, debería). NB: El MOSFET es disipador de calor.
Explique lo que quiere lograr, tal vez me equivoque, pero este circuito puede hacer explotar su MOSFET y nada más. Quizás obtenga alguna información para modificar esto, si especifica el propósito.
El objetivo es proporcionar corriente constante a una carga de resistencia variable en el lado del drenaje. Lo cual lo hace bastante bien a bajo voltaje. También lo hace a alta tensión hasta que algo revienta el MOSFET. El circuito tiene que ser capaz de sobrevivir a una carga de resistencia cero efectiva (es decir, un cortocircuito) en el drenaje a V+. Si se esperara que volara el MOSFET, me interesaría saber por qué, pero me interesaría aún más saber cómo puedo proteger y recuperar el circuito de esa condición.
Algunas notas: 0.2A*1000 Ohm=200V, un Vgs de -200V es demasiado. En segundo lugar, Vds =500-200=300V, P_dissipating=300*0,2=60W, que también es demasiado. No estoy seguro acerca de los esquemas, si este circuito realmente puede funcionar como una fuente de corriente constante, no sé dónde lo obtuviste.
@MarkoBuršič - Sí, tengo este disipador de calor para admitir una disipación de 60 W. Según tengo entendido, todo el propósito del MOSFET es agregar resistencia para que Vgs no exceda los -5V . Dado que el voltaje de ruptura es de 1000 V, ¿por qué no lo haría en esta circunstancia?
Realmente no veo cómo se quema el MOSFET, ya que la corriente se limita a unos pocos mA cuando Vgs se convierte en polarización inversa en unos pocos voltios. Tal vez tenga que ver con una corriente de entrada a la unión GD cuando de repente se encienden 500V. Puede intentar agregar una resistencia a la puerta, quizás con un valor de 1 a 10K ohmios. Y tal vez hacerlo en conjunto con lo que sugirió Wojciech para limitar Vgs con diodos zener.
@rioraxe - Exactamente mi pensamiento (primera parte de tu comentario). Y mientras le daba vueltas a esto en mi cabeza, en realidad pensé: "Limitador de corriente de entrada... ¿es esta una de esas situaciones que requieren una ICL?" Con respecto a su segunda sugerencia: dado que se supone que no fluye corriente a través de la puerta, también puedo colocar una barrera resistiva en el rango de megaohmios en ese contacto, ¿verdad?
@feetwet Si la resistencia de la compuerta está en el rango de megaohmios, la carga inicial se agotará lentamente, lo que generará un Vg positivo significativo. No estoy seguro de cuál es el mejor valor.

Respuestas (3)

La forma común de proteger una puerta MOST es usar un diodo Zener entre la puerta y la fuente. Su MOST tiene un Vgs máximo de 20 V, así que agregue un diodo zenned de ~ 15 V en polarización inversa y estará bien. También hay dispositivos llamados transils, que están especializados en la protección contra sobrevoltaje pero básicamente hacen lo mismo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, si la mayoría falló con un cortocircuito entre la puerta y el drenaje, ¿entonces debe haber sido causado por una diferencia de voltaje excesiva entre la puerta y la fuente?
Si obtiene un GD corto, matará a MOST y los diodos Zener con él. Tal vez al conectar el transistor, la puerta atrapó algo de estática o se cargó a través del acoplamiento capacitivo y el voltaje sopló el óxido de la puerta. Es difícil saber qué está tratando de hacer con este circuito, pero primero pruebe los diodos de protección. Pueden señalarle la fuente del problema.
Solo he observado que los MOST que funcionan mal tienen un GD corto. Es decir, lo tomo como evidencia de que la MAYORÍA está volada. Pero no sé por qué o cómo sucedió. Acabo de agregar una aclaración del propósito del circuito en el comentario de la pregunta .
Entonces, quiero que un Zener o TVS desvíe la corriente cuando Vgs exceda ~ 15V. Es decir, ¿el voltaje de "sujeción" debe ser inferior a 15 V? Y, presumiblemente, todas las demás especificaciones de voltaje para dicho diodo estarán por debajo de 15 V, por lo que cualquiera de ellas servirá, ¿y en cualquier orientación? ¿A pesar de que este circuito podría presentar una diferencia de voltaje de cientos de voltios? ¿O hay alguna otra especificación que deba observar?

Esta pequeña nota de aplicación de diodo TVS de Semtech llamada "Protección transitoria de MOSFET" proporciona recomendaciones detalladas sobre el empleo de diodos TVS para proteger tanto la puerta más sensible como todo el MOSFET contra transitorios, conectando los diodos de esta manera:

Circuito de protección MOSFET

@uhoh: acabo de actualizar el enlace, pero la esencia de las recomendaciones se resumen en el diagrama del circuito.
El enlace está roto de nuevo.
@maxschlepzig - Hola, ya no pude encontrarlo en el sitio web original. Sin embargo, lo encontré en Digikey, así que actualicé el enlace para señalar allí.
@SamGibson gracias. Ok, por si acaso, para futuras referencias, los metadatos del documento vinculado: Semtech, SI96-13, Surging Ideas, TVS Diode Application Note, Revisión 9/2000

Solo quería agregar, para las futuras personas que vean esto, por qué fallaba el circuito original. Si el transistor se enciende más que un poco, una gran parte de la tensión de alimentación pasa por la resistencia, lo que hace que Vgs sea una tensión negativa alta. En condiciones ideales, esto nunca sucedería, pero es probable que ocurriera debido a los efectos del pulso al encenderse o que comenzara a oscilar en algún momento. Esto podría evitarse con un pequeño condensador de puerta a fuente y una resistencia, si este limitador de corriente no necesita responder muy rápido, estos pueden estar sobredimensionados, lo que facilita la selección. Y aún arroja un zener allí por si acaso.

Este circuito debe proteger la puerta y reducir la posibilidad de oscilación:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Según mi propia experiencia con los diodos Zener que se usan como protección contra transitorios, no use Zeners clasificados para menos de 1W. He comprobado la respuesta de pulso de Zeners de 1/2W frente a Zeners de 1W, y los de 1/2W dejan que se sobrepase el voltaje, mientras que los de 1W lo cortan. (Sé que es una vieja pregunta/respuesta, pero tenía que compartir esto con otros)
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