Super junction что это

Новое в мире полупроводников

Читаем, обсуждаем, задаем вопросы

Infineon Technologies: Транзисторы CoolMOS™ C6 на напряжение 600В делают энергоэффективность более доступной

Новые 6000-вольтовые транзисторы CoolMOS TM C6 обладают всеми преимуществами быстроты коммутации MOSFET-транзисторов типа Super-Junction и, при этом, на настоящий момент предлагают лучшее отношение цена/качество на рынке. Более того, транзисторы C6 отличаются чрезвычайно малыми потерями проводимости и коммутации, что способствует повышению эффективности, улучшению тепловых режимов, уменьшению размеров и снижению массы.

Транзисторы CoolMOS TM C6 просты в применении. Они прекрасно подходят для использования в разнообразных каскадах преобразования энергии, в т.ч. каскады коррекции коэффициента мощности и широтно-импульсной модуляции. В семейство CoolMOS TM C6 входят современные транзисторы типа Super-Junction с множеством преимуществ, в т.ч. очень малые потери на емкостях и очень низкие значения R_DS(ON), что способствует повышению эффективности, снижению габаритов и массы, а также улучшению тепловых режимов. В тоже время, существенно улучшены управление процессом коммутации и стойкость к паразитным индуктивностям и емкостям на плате.

Fairchild Semiconductor: MOSFET-транзисторы SupreMOS на напряжение 600В

SupreMOS — новое семейство MOSFET-транзисторов типа Super-Junction

MOSFET-транзисторы типа Super-Junction позволяют повысить плотность мощности и КПД источников питания и, при этом, за счет большого напряжения пробоя и отличных характеристик встроенного диода, обеспечивают высокий уровень надежности.

Первые представители семейства — FCP16N60N и FCP22N60N, доступны в корпусах TO220, TO220F и TO3PN. У FCP16N60N параметр R_DS(ON) равен 199 мОм, а у FCP22N60N — 165 мОм. MOSFET-транзисторы характеризуются отличной стойкостью к dv/dt как самого транзистора, так и встроенного диода. Кроме того, они обладают хорошими значениями лавинной энергии.

Vishay: SiS426 — 20-вольтовый N-канальный силовой MOSFET-транзистор TrenchFET 3-го поколения

Компания Vishay представила первый транзистор, который выполнен по технологии TurboFET TM и использует новую структуру стока со сбалансированным зарядом, позволяющая снизить заряд затвора на 45% и, как следствие, снизить потери коммутации и повысить частоту преобразования.

Транзистор SiS426DN доступен в корпусе PowerPAK® 1212-8 (3 x 3 мм) и обладает самым низким в промышленности произведением сопротивления открытого канала на заряд затвора среди транзисторов на аналогичное напряжение. Данное произведение является основным параметром для оценки качества MOSFET-транзисторов, применяющихся в DC/DC-преобразователях. У SiS426DN этот параметр равен 76.6 мОм х нКл при напряжении 4.5В и 117.60 мОм х нКл при напряжении 10В, при этом, типовое значение заряда затвора равно 13.2 нКл при 4.5В и 28 нКл при 10В.

Fairchild Semiconductor: FCP22N60N — первый представитель новой серии высоковольтных MOSFET‑транзисторов SupreMOS™

FCP22N60N обладает малыми R_DS(ON) (165 мОм) и зарядом затвора (14.5 нКл), что ориентирует его на применение в источниках питания.

MOSFET-транзистор доступен в корпусе TO220 и изолированном корпусе TO220F. Максимальная скорость нарастания напряжения составляет 100 В/нс для MOSFET-транзистора и 20 В/нс для внутреннего диода. Ключевые области применения транзистора: каскады коррекции коэффициента мощности (PFC) и резонансные преобразователи.

STMicroelectronics: PM8834 — сдвоенный 4-амперный драйвер MOSFET-транзисторов нижнего уровня

PM8834 интегрирует два универсальных, высокочастотных драйвера нижнего уровня для управления высокоемкостными MOSFET и IGBT-транзисторами.

Каждый из выходов PM8834 может быть независимо нагружен втекающим и вытекающим током 4А. Параллельным соединением выходов можно добиться повышения нагрузочной способности.

Для раздельного управления активностью каналов у PM8834 предусмотрено два входа разрешения работы.

PM8834 рассчитана на работу с КМОП/ТТЛ-совместимым ШИМ-сигналом.

PM8834 доступна в 8-выводных корпусах SO8 (PM8834) и VFDFPN8 3 x 3 мм (PM8834Q).

Fairchild Semiconductor: MOSFET-транзисторы PowerTrench® позволяют повысить эффективность и снизить электромагнитные излучения

Применение n-канальных MOSFET-транзисторов PT7 позволяет улучшить эффективность, уменьшить колебательность переходных процессов по нарастающему фронту в узле коммутации и, самое главное, добиться соответствия требованиям к энергоэффективности!

Мощные MOSFET-транзисторы выпускаются по оригинальной технологии PowerTrench, которая обеспечивает сочетание малых значений заряда затвора и сопротивления RDS(ON) и высокой частоты коммутации. Транзисторы также отличаются превосходным значением обратного восстановления встроенного диода и размещением в ультракомпактном корпусе Power56.

STMicroelectronics: MDmesh V – технология повышения энергоэффективности

Инновационная 650-вольтовая технология

MDmesh V – инновационная 650-вольтовая технология, позволяющая снизить потери мощности в энергоэффективных источниках питания. С её помощью становится возможным создание решений с более низким потреблением энергии и с наименьшим сопротивлением открытого канала по сравнению с использованием любых других сопоставимых по мощности MOSFET-транзисторов (для данного класса напряжения). Эта технология является самой эффективной среди доступных на рынке и позволяет сэкономить энергию, которая обычно теряется в силовых каскадах электропитания ПК, телевизионной техники, бытовой техники и другой подобной продукции. К числу прочих областей применения относятся возобновляемые источники энергии, где ощущается проблема избыточных потерь мощности в силовых модулях. Типичный пример таких применений — силовые инверторы для солнечных батарей.

ON Semiconductor: NCP5106 — высоковольтный драйвер затвора MOSFET/IGBT

NCP5106 – высоковольтная ИС драйвера затвора с двумя выходами для непосредственного управления двумя n-канальными мощными MOSFET- или IGBT-транзисторами.

Данные драйверы предназначены для управления полумостовыми коммутаторами или любыми другими коммутаторами, где имеются верхний и нижний уровни. Для создания надлежащего напряжения управления коммутатором верхнего уровня применяется технология «Bootstrap». Драйвер NCP5106 доступен в двух версиях: версия А, которая совместима со всеми топологиями, и версия B с дополнительной возможностью защиты от сквозной проводимости, что важно для полумостовых коммутаторов.

Документация на NCP5106A и NCP5106B (англ.)

STMicroelectronics: Мощные MOSFET-транзисторы PolarPAK®

Транзисторы PolarPAK® позволяют добиться максимальной эффективности DC/DC конвертеров.

Инновационный корпус PolarPAK станет настоящим прорывом в области технологий монтажа силовых приборов, т.к. он обеспечивает одинаково высокоэффективное рассеивание мощности верхней и нижней частями корпуса. Данная особенность делает транзисторы PolarPAK идеальным выбором для разработчиков, которым необходимо добиться улучшения тепловых режимов при коммутации повышенных токов.

Разработанный STMicroelectronics корпус PolarPAK несет в себе множество конкурентных преимуществ. Он на 50% тоньше корпуса SO-8, отличается улучшенной защитой кристалла и обеспечивает снижение результирующих размеров конечного решения. Отсутствие внутри корпуса проводного подключения к кристаллу и, как следствие, исключение паразитных индуктивностей внутри транзистора, обеспечит снижение излучаемого схемой шума. Кроме того, за счет независимости конструкции посадочного места от размеров кристалла, достигается максимальная гибкость проектирования, т.к. на одну и ту же печатную плату могут быть установлены различные MOSFET-транзисторы PolarPAK.

STMicroelectronics: 620-вольтовая технология SuperMESH3™ — улучшенная эффективность

Надежность и безопасность для ваших преобразователей напряжения светотехнических устройств и импульсных источников питания!

Недавно представленная технология SuperMESH3, которая обеспечивает более низкие сопротивления открытого канала МОП-транзистора, позволит снизить потери в полумостовых коммутаторах электронных балластов ламп, а также в коммутаторах импульсных источников питания. Благодаря отличной стойкости к быстрому нарастанию напряжению и более существенному запасу по напряжению пробоя, применение новых транзисторов позволит улучшить надежность и безопасность продукции.

Первыми на рынке появятся 620-вольтовые транзисторы STx6N62K3, а за ними последуют еще одна 620-вольтовая серия STx3N62K3 и 525-вольтовые серии STx7N52K3 и STx6N52K3. МОП-транзистор STD6N62K3 в корпусе DPAK при напряжении 620В позволит снизить сопротивление открытого канала на величину до 1.28 Ом, а STD7N52K3 при напряжении 525В – на 0.98 Ом. Это позволит повысить КПД преобразования в таких применениях, как электронные балласты низкоэнергетических ламп.

Источник

Пресс-центр

Компания PANJIT представила новую серию высоковольтных MOSFET-транзисторов, выполненных по технологии Super Junction

Применение технологии Multi Epi Layer на кристаллах MOSFET Super Junction помогает уменьшить потери мощности, что позволяет применять SJ MOSFET в системах с более высокой полезной мощностью. MOSFET-транзисторы PANJIT нового поколения SJ предназначены для использования в системах электроснабжения в таких сферах, как связь, центры обработки данных, источники питания компьютеров, зарядные устройства / адаптеры для бытовой техники и т.д.

Ключевыми преимуществами MOSFET-транзисторов SJ от PANJIT являются превосходные динамические характеристики (di / dt), надежность обратного диода и оптимизированная коммутационная способность, что позволяет достичь отличных характеристик по уровню электромагнитных помех. Благодаря этим характеристикам возможно создавать блоки питания, обеспечивающие системам более длительный срок службы, причем при упрощении их конструкции.

MOSFET-транзисторы PANJIT SJ с напряжением 600 и 650 В, собранные в корпусах ITO-220AB-F (изолированные) и TO-252AA, являются идеальным решением для блоков питания.

Продуктовая линейка

Выпуск транзисторов в неизолированных корпусах TO-252AA ожидается к концу 2021 года.

Основная сфера применения новых транзисторов – мостовые/полумостовые цепи DC-DC преобразователей и цепи коррекции коэффициента мощности:

Смотреть дополнительную информацию > MOSFET-транзисторы PANJIT

Источник

Сравнение новейших HiPerFET MOSFETs с семейством Super Junction MOSFETs

Новое поколение транзисторов P3 HiPerFET компании IXYS отличается оптимальной комбинацией низкого сопротивления канала в открытом состоянии, малым зарядом затвора и наличием быстрого встроенного диода для снижения Q_rr при улучшенной устойчивости к скорости изменения напряжения dV/dt при закрывании. Последняя особенность позволяет существенно улучшить характеристики надежности в высоковольтных приложениях.

Кроме того, специалистам компании удалось существенно снизить тепловое сопротивление R_thjc, поднять максимальный уровень рассеиваемой мощности и получить высокую устойчивость к лавинному режиму E_as. Инновации в разработке и технологии производства принесли плоды в виде существенно меньших потерь проводимости и коммутации, которые оказались сопоставимы с потерями транзисторов семейства Super Junction MOSFETs, представленными сегодня на рынке [1].

Цель данной статьи — исследование и сравнение характеристик переключения транзисторов P3 HiPerFET и Super Junction MOSFETs в одинаковых условиях. Для этого были выбраны три транзистора SJ-MOSFETs: IPW60R041C6, FCH76N60NF и STW88N65M5, которые сравнивались с транзистором HiPerFET IXFX80N60P3, поскольку данные устройства обладают схожими характеристиками. В таблице 1 приводится сравнение основных параметров.

В соответствии с таблицей 1, IXFX80N60P3 имеет лучшие параметры Q_G, P_D, I_A и t_rr по сравнению с SJ-транзисторами. На рис. 1 показан график напряжения затвора и заряда затвора для IXFX80N60P3 (красный), IPW60R041C6 (синий), STW88N65M5 (голубой) и FCH76N60F (зеленый) при одинаковых условиях.

Рис. 1. График напряжения на затворе и заряд затвора:
IXFX80N60P3 (красный),
IPW60R041C6 (синий),
STW88N65M5 (голубой) и FCH76N60F (зеленый)

IXFX80N60P3 показывает существенно лучшую характеристику заряда затвора по сравнению с SJ MOSFETs. Преимущества применения IXFX80N60P3 хорошо видны по его характеристике на графике. Приложения с высокими частотами коммутации, наподобие источников бесперебойного питания, будут существенно выигрывать от применения IXFX80N60P3 за счет более низкого заряда затвора Q_G и малого заряда «затвор-сток» Q_GD. Более низкие значения Q_G и Q_GD позволяют разработчику существенно улучшить параметры эффективности преобразования за счет более высоких частот коммутации, при этом потребуются меньшие по габаритам пассивные компоненты и уменьшится площадь печатной платы. Кроме того, низкий Q_G позволит применить драйвер управления меньшей мощности (мощность драйвера управления = Q_G × V_GS × f_sw). За счет этого можно будет дополнительно снизить стоимость решения, применив менее дорогой драйвер управления [2].

Исследование поведения встроенного диода

На рис. 2 показана схема коммутации с индуктивной нагрузкой, которую применяет компания IXYS для исследования параметров встроенного диода MOSFET. Затвор и исток тестируемого транзистора Q1 закорочены. Транзистор Q2 формирует сдвоенные импульсы для испытания встроенного диода транзистора Q1. Импульсы тока через встроенный диод транзистора Q1 протекают после закрытия транзистора Q2. После чего следующий импульс управления включает транзистор Q2, и встроенный диод Q1 должен восстановить обратное сопротивление до снижения напряжения на транзисторе Q2. Во время восстановления обратного сопротивления ток через встроенный диод течет параллельно току нагрузки в транзистор Q2. Большая скорость нарастания тока во время восстановления диода может привести к большим выбросам напряжения (L × di/dt) за счет влияния паразитных индуктивностей корпуса и выводов. На рис. 3 приведены осциллограммы тестовой схемы при температуре +75 °С для рассматриваемых транзисторов. Больший ток обратного восстановления диода и более длительное время его восстановления приводят к более высоким потерям.

Рис. 2. Схема испытания встроенного диода MOSFET. Тестовая последовательность: VCC = 100 В, ID = 20 A, VGS = 10 В, L = 100 мкГн, di/dt = 200 A/нс

Рис. 3. Осциллограммы восстановления встроенного диода при +75 °C:
a) IXFX80N60P;
б) IPW60R041C6;
в) FCH76N60F;
г) STW88N65M5

В таблице 2 приведены измеренные значения параметров восстановления встроенного диода рассматриваемых транзисторов при температуре +75 °С. IXFX80N60P3 занял второе место по скорости обратного восстановления и минимальному пиковому току. В то же время, выбросы напряжения на FCH76N60NF достигают 320 В, на STW88N65M5 — более 350 В, на IPW60R041C6 — порядка 140 В, и существенно меньшее значение показывает IXFX80N60P3 (рис. 3а). В сравнении с IPW60R041C6 мы можем наблюдать, что время восстановления IXFX80N60P3 составляет всего 37% от времени восстановления IPW60R041C6. При этом пиковый обратный ток IXFX80N60P3 меньше на 30%, а суммарная энергия потерь на 80% меньше, чем у IPW60R041C6.

Таким образом, особенности характеристик встроенного диода новых P3 HiPerFET MOSFET позволяют применять их без дополнительных высоковольтных защитных диодов, снижая таким образом стоимость и уменьшая площадь печатной платы по сравнению с аналогичными решениями на Super Junction MOSFET.

Характеристики выключения и включения транзисторов

Для более полного понимания особенностей новых P3 HiPerFET MOSFET рассмотрим более подробно характеристики их включения и выключения в сравнении с Super Junction MOSFET. На рис. 4 приведена тестовая схема полумостовой конфигурации с индуктивной нагрузкой. Затвор и исток верхнего транзистора Q1 закорочены. Нижний транзистор Q2 является испытуемым и включен с резистором в цепи затвора. Параметры схемы:

Рис. 4. Тестовая схема для определения параметров включения и выключения MOSFET

Осциллограммы выключения транзистора при температуре +75 °С показаны на рис. 5. В данной схеме производятся измерения энергии потерь E_off, время спада тока стока t_fi, время нарастания напряжения стока t_rv и скорость изменения тока di/dt. Итоговые параметры измерения сведены в таблицу 3.

Рис. 5. Осциллограммы выключения MOSFET при +75 °С:
a) IXFX80N60P3;
б) IPW60R041C6;
в) FCH76N60NF;
г) STW88N65M5

В соответствии с данными таблицы 3, в одинаковых условиях закрывания энергия E_off имеет минимальное значение для транзистора IXFX80N60P3. Времена спада тока и нарастания напряжения IXFX80N60P3 при этом также лучше, чем у Super Junction MOSFET. Таким образом, IXFX80N60P3 HiPerFET MOSFET опережает Super Junction MOSFET при закрывании. Этот же результат отражается и в скорости изменения тока di/dt [4].

На рис. 6 показаны осциллограммы включения транзисторов при температуре +75 °С. Измеряемыми параметрами являются энергия включения E_on, время нарастания тока стока t_ri, скорость спада напряжения на стоке t_fv и скорость изменения тока di/dt. Итоговые значения сведены в таблицу 4.

Рис. 6. Осциллограммы включения при +75 °C:
a) IXFX80N60P3;
б) IPW60R041C6;
в) FCH76N60NF;
г) STW88N65M5

В соответствии с таблицей 4, при одинаковых условиях включения энергия потерь IXFX80N60P3 меньше, чем у транзисторов Super Junction. При этом время нарастания тока и время спада напряжения для IXFX80N60P3 существенно лучше, чем у других транзисторов. Таким образом, новые P3 HiPerFET MOSFET превосходят большинство Super Junction MOSFET по скорости переключения и энергии потерь коммутации. Данный результат отражается также в скорости изменения тока di/dt [4].

Встроенный диод MOSFET играет большую роль при включении транзистора. Пиковый ток при включении напрямую связан со скоростью изменения тока стока и параметрами встроенного диода. Пиковый ток в тестовой схеме составляет 80 А для IXFX80N60P3, 89 А для IPW60R041C6, 79 А для FCH76N60NF и 108 А для STW88N65M5.

Частотные свойства при 100 кГц и 50% заполнении (duty cycle)

В таблице 5 приведены параметры энергии обратного восстановления, энергии включения и выключения на индуктивной нагрузке, а также потери проводимости на транзисторе и встроенном диоде при +75 °С. Значения энергий приведены в джоулях. Значения потерь проводимости посчитаны исходя из параметров, приведенных в технической документации на устройство (V_f и R_dson) при заданной температуре и величинах I_d = 20 А и коэффициенте заполнения импульса 50%.

Эффективность преобразования энергии главным образом зависит от потерь на коммутирующих элементах. При этом они состоят из потерь коммутации и потерь проводимости:

В таблице 6 приведены итоговые значения потерь мощности с учетом потерь коммутации и потерь проводимости рассматриваемых транзисторов при +75 °С. Параметры транзистора IXFX80N60P3 выделены синим цветом. Суммарные потери на IXFX80N60P3 составят всего 192 Вт, притом что потери IPW60R041C в том же режиме составят 289 Вт, FCH76N60NF — 210 Вт, а STW88N65M5 — 329 Вт.

В статье приведен полный анализ преимуществ и недостатков новых P3 HiPerFET MOSFET по сравнению с Super Junction MOSFET. Анализ характеристик коммутации P3 HiPerFET MOSFET показал их преимущества по сравнению с представленными на рынке транзисторами Super Junction.

В ряде приложений, таких как управление двигателями, балласт ламп, драйверы лазерных диодов, DC/DC-преобразователи, заряд аккумуляторных батарей и робототехника, с помощью транзисторов P3 HiPerFET могут быть получены существенные преимущества как по эффективности преобразования, так и по стоимости готового решения по сравнению с транзисторами Super Junction.

Самым главным ограничением эффективного применения MOSFET остается сопротивление открытого канала, которое приводит к увеличению потерь мощности и росту температуры. Новые транзисторы P3 HiPerFET MOSFET предлагают оптимальное соотношение потерь проводимости и потерь коммутации по сравнению с другими представленными на рынке продуктами [3].

Источник