MOSFETのアバランシェとは何ですか？ (アバランシェ耐量)

MOSFET は回路の浮遊インダクタンスなどにより、ターンオフ時にサージ電圧がドレイン・ソース間電圧に重畳され、時にはドレイン・ソース間電圧が素子の最大定格を超えブレークダウンします。
ただし、MOSFETは、ある一定のエネルギー、ドレイン電流以内でかつ定格チャネル温度(T_ch)以下であれば、定格電圧のV_DSSを超えても破壊しないという性能があります。これをアバランシェ耐量と呼び、許容される単発エネルギーをアバランシェエネルギー(E_AS)、電流をアバランシェ電流(I_AS)といいます。
MOSFETのアバランシェ測定回路を図１に、アバランシェを考えるためのMOSFET等価回路を図2に示します。図2の薄くなっている部分は寄生素子の一部です。また、この測定回路の電圧・電流波形を図３に示します。図1では測定のため浮遊インダクタンスではなくインダクタンスLを回路に挿入しています。
外部から電圧V_DDを印加しゲート電圧 V_GSでMOSFETをコントロールします。t₀でゲート電圧を下げMOSFETがオフすると、オン時に流れていたI_Dはすぐにゼロにはならずインダクタンスの影響で継続して流れようとします。このため、MOSFETのドレイン電圧V_DSは上昇し、図3に示すようにドレイン・ソース間電圧の最大定格V_DSSも超えます。最終的に図2の寄生ダイオードD₁がアバランシェ降伏してBV_DSSとなります。このとき電流IASが大きいと寄生のNPNトランジスターTR₁がオンし大電流が流れMOSFETが破壊する可能性があります。MOSFETが破壊しないレベルで一時的にV_DSSを超えることを許容するデバイスがあります。