新型MOSFET满足高速开关等三大关键性能

2011-10-23 11:30:21来源: 互联网
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


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。

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。


与传统产品的反向恢复时间(Trr)的比较。

关键字:MOSFET  高速开关

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/1023/article_12375.html
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