MOSFETのアバランシェとは何ですか？ (アバランシェ耐量)

MOSFETのアバランシェ降伏
MOSFETのターンオフ時、回路内の寄生インダクタンスなどの影響により、ドレイン・ソース間にサージ電圧が発生することがあります (図1参照)。
このサージ電圧がMOSFET (図2の等価回路を参照) に逆バイアスとして加わると、内部の寄生ダイオードにあるpn接合の自由電子が加速され、大きな運動エネルギーを持つようになります。加速された電子が原子と衝突すると、新たな自由電子と正孔が生成され (電子–正孔対)、これらもさらに加速されて連鎖的に電子-正孔対を生み出します。このようにして電流が急激に増加し、大きな電流'-アバランシェ電流 (IAS) -が流れる現象を「アバランシェ降伏」と呼びます。
アバランシェ降伏については、以下の資料「2.4 ツェナーダイオード」の項目にも詳しく記載されていますので、ぜひ参考にしてください。
アプリケーションノート: ダイオードの基礎 (ダイオードの種類とその概要) (2.54MB) 

アバランシェ破壊
アバランシェ破壊には、大きく分けて熱的破壊と寄生トランジスターによる電流破壊の2つがあります。
1. 熱的破壊
図4に示すアバランシェ測定回路と波形を用いて説明します。この回路では、MOSFETがターンオフする際、インダクタンスLがそれまで流れていた電流を維持しようとします。その結果、Lによる逆起電圧が発生し、ドレイン・ソース間の電圧が定格V_DSSを超えると、アバランシェ降伏が発生することがあります。
この降伏期間中には、アバランシェ電流 (IAS) が流れ、MOSFETはこの電流とブレークダウン電圧 (BVDSS) によって電力損失を受けます。この損失により、素子内部のジャンクション温度 (Tj) が上昇し、最悪の場合は破壊に至る可能性があります。
このときに発生する電力損失はアバランシェエネルギー (EAS) と呼ばれ、回路設計上の重要な指標となります。

アバランシェエネルギーは以下で表されます。

E_AS: アバランシェエネルギー　　I_AS: アバランシェ電流　　BV_DSS: ドレイン･ソース間ブレークダウン電圧 (降伏電圧)
V_DD: 電源電圧　　t_AS: アバランシェ期間   P_A: アバランシェ期間の電力　 L: インダクタンス

2. 寄生トランジスターによる電流破壊
MOSFETのドレイン・ソース間電圧が定格V_DSSを超えてアバランシェ降伏が発生すると、図3に示すように、内部の抵抗R_BEにアバランシェ電流 (IAS) が流れ込みます。このとき、寄生バイポーラートランジスター (BJT) のベース・エミッター間には、
V_BE=I_AS×R_BE ​
の電圧がかかります。
このV_BEが十分に大きくなると、寄生トランジスターがオン状態になり、大電流 (短絡電流) が流れます。その結果、MOSFETが短絡破壊を起こす可能性があります。