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采用超级结技术的功率MOSFET——COOL MOS

七十年代功率MOSFET研究成功,它是典型的多数载流子器件,其静态驱动损耗近于零而开关速度极快。可是,对于标准的MOSFET 工艺,其开关频率和功率容量的乘积,器件耐压和电流容量之间的矛盾受到材料极限的限制,如图1所示。其通态电阻Rds正比于VB2.5,所以高压功率MOSFET通态电阻较大,在开关电源中的应用受到很大局限。尽管如此,功率MOSFET在各类开关电源、3C产品(Computer, Comsumer,Communication)中占有巨大的市场。特别是超级结技术引入到MOSFETs 后,上述材料极限已被突破。这类器件的设计理念是通过在有源层内引入三维PN结结构,降低PN结周围的最大电场值。以SJ-MOSFET为例,它在寄生二极管的有源层中采用了垂直PN细条的三维结构, 它能维持相同的阻断电压,但是由于减小了垂直PN条的宽度,导通电阻得以成比例的减小。采用这个方法,单位面积导通电阻可降低5-10倍,开关、驱动损耗可降低2倍左右。该器件的问世为功率MOSFET的更广泛的应用开辟了新的天地。文章来源:http://www.igbt8.com/jc/275.html
电力电子器件的功率频率乘积和相应半导体材料极限
图1 电力电子器件的功率频率乘积和相应半导体材料极限
如图1 所示,传统的硅基电力电子器件已经逼近了由于寄生二极管制约而能达到的硅材料极限,为突破目前的器件极限,有两大技术发展方向:一是如前所述的采用各种新的器件结构,二是采用宽能带间隙材料的半导体器件,如碳化硅(SIC)或氮化镓(GaN)器件。
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