新型MOSFET满足高速开关等三大关键性能磐石

新型MOSFET满足高速开关等三大关键性能

新型MOSFET满足高速开关等三大关键性能 2011年12月12日 来源： 现在人们关注“平板电视”和“太阳能电池”，这两个领域都注重环保理念，需要进行低损耗、高效率的产品开发。在LCD-TV领域，为了减小电压转换时的电力损耗和显示屏电力损耗，已经采用了“直流变频方式”这种新的电源方式。这是一种将通常进行AC/DC转换降压后联接变频电路的地方从PFC直接输入电压通过高耐压MOSFET使其进行变频动作的电路方式。在太阳能电池的领域里，将太阳光的能量转变成DC电压之后，在转换到商业用AC线路时的变频电路中使用了高耐压设备以减小电能损耗。在这两个领域中，对高耐压MOSFET有更新的性能要求：低导通电阻，给高速开关配置高速Trr(反向恢复时间)。用于平板电视的直流变频方式的MOSFET，由于开关频率约为60KHz，与电机等相比较快，所以开关时的电能损耗受到重视。一般情况下，会在MOSFET的漏极/源极之间并列使用快速恢复二极管(FRD)，但是，如果MOSFET的Trr较快，就无需使用RFD(图1)。因此，要求高耐压MOSFET具有高速开关和高速Trr的性能。在太阳能电池、电力调节器内的变频电路，由于要通过20A以上的大电流，目前多会使用IGBT。IGBT在大电流领域里显示出较低的饱和电压，但由于在结构上与MOSFET不同，没有内置二极管，所以必须配置外置FRD。但如果MOSFET的Trr较快，这个FRD可以省掉(图1)。因此，要求高耐压MOSFET具有IGBT饱和电压以下的低导通电阻和高速Trr的性能。

图1 变频电路的应用实例“整流损耗对策（外置FRD）”

在这样的环境下，ROHM公司开发出了能够满足这些市场要求的"PrestoMOSTM "系列。(Presto是意大利语，表示"极快"的音乐术语。)通过提高Super Junction MOS的性能，在上述的“高速开关”、“低导通电阻”、“高速Trr”等3个要求的性能中，“高速开关”和“低导通电阻”这两个性能在特定的电流范围内陆续获得成功。与传统的平板结构MOSFET相比，Super Junction结构在n-晶膜层上周期性地布置了被称为柱的柱状P型区域。在漏极/源极之间输入逆向偏压的时候，可以在电流路径的n-层的浓度较浓状态下保持高耐压，与平板MOS相比，可以获得低导通电阻和高速开关。然而，与平板MOS相比，P型柱结构的Trr较慢，一般来说，被称作FRD内置型的Trr高速化技术没有获得成功。

与传统产品的反向恢复时间(Trr)的比较

而目前ROHM公司通过确立局部陷阱能级方法，在Super Junction MOS的Trr高速化上获得了成功(图2)。“PrestoMOSTM”系列在直流变频产品中，计划将500V、600V级别的8A～11A的产品分别扩充增加67～85ns的Trr；在太阳能电池电力调节器的产品中，计划将600V / 20A～45A系列产品扩充增加100～150ns的Trr。(end)

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