 |
|
英飞凌500V CoolMOS CP系列二极管功率开器件。 |
2007年初，在上海举行中国国际工业博览会上，英飞凌科技宣布推出一款500V CoolMOS CP系列MOSFET功率半导体器件。这是继此前该公司推出600V CoolMOS CP系列产品后的新突破——600V CoolMOS CP产品最小导通电阻为99毫欧，新器件将这一数字进一步减小到仅有45毫欧。
由于采用了创新的物理结构，并引入了N型外延层，这款号称“业界最好的高压功率MOSFET”的Ron*A~Vds函数关系斜率被进一步降低——随着击穿电压Vds的增高，Ron*A并不会像以往那样迅速攀升，而是缓慢递增。这意味着与标准的MOSFET相比，新器件的开关损耗会急剧降低。此外，从该公司提供的材料来看，这条函数关系图已经远远低于硅物理极限，同时也将其同竞争对手之间的距离进一步扩大。
根据BP能源报告和EIA相关资料显示，2004年全球耗电量高达15,400,000千兆瓦，占去全球总能耗的1/3，而马达、照明和开关对电能的需求则排进前三位，三项合计比重达61%。电容功率开关是这些应用中的核心器件。如何降低其带来的能源消耗，是系统优化的关键课题。
“理想的功率开关应该具有低待机损耗、高效率、高可靠性、高强度、低电磁干扰以一定的成本优势。”英飞凌科技电源管理市场部经理伍伟明指出，“低待机损耗意味着低开关损耗，而高效率除了要求有低开关损耗、还对速度提出了要求。此外，高可靠性通过严格的程序控制来达到，而高抗雪崩和冲击能力则满足了高强度的要求。低电磁干扰则意味着可受控的开关速度。单位面积导通电阻Rds(on)*A的降低可进一步减小成本。”
导通电阻Ron是衡量功率开关器件的一个重要指标，不过它与另外一个衡量指标门极电荷(Qg)却是一对需要平衡的矛盾。要减小导通电阻，就需要在开关器件中尽可能增加MOS管的并联数量，但是由于每个MOS管就相当于一个电源，从而使得等效电容迅速提高，这又增加了开关损耗。为了解决这个矛盾，业界引入了品质因数(FOM)的概念(FOM= Rds(on)*Qg)。可以看出，无论哪个指标过高都会影响开关器件的性能。而新款的500V CoolMOS CP MOSFET正是从这两个方面进行了优化。据称，其FOM达到了业界最低，仅有6.7Ohm*nC。
此外，如何在有限的封装空间内尽可能的增加并联电路，这是功率开关器件厂商在降低导通电阻时面临的挑战。“去年推出的600V CoolMOS CP系列MOSFET，在TO220封装下导通电阻仅有99毫欧。此次发布的这款500V新品在TO247封装下实现了大约一半的导通电阻(45毫欧)。”伍伟明说，“英飞凌在这方面有着领先的技术，其他公司目前还无法做到。”
高强度放电(HID)灯需要低成本、高强度的功率半导体，电源适配器则需要高效低干扰以及低待机损耗的功率半导体方案。此外，计算机电源同样面临降低成本的压力，而服务器则对功率密度、效率和可靠性提出了较高的要求。伍伟明指出，上述四个领域正是这款新品的目标应用。比如在计算机电源功率因数校正(PFC)+TTF中，在可能用到的不同导通电阻级别的情况下，在全负载范围内皆能提供最好的效率。而在服务器半桥零电压开关(ZVS)电路中，由于低输出电容，从而使得ZVS的负载范围得到扩大。另外，在500V PFC应用中，轻载情况下CoolMOS 500V CP比其他MOSFET有着较高的效率。
稍早推出的600V CP已经能满足500V应用场合的应用。但是从成本上来讲，这显然是一种浪费。“我们希望能为客户节省成本。避免在应用中使用过度设计(Overdesign)的方案。”伍伟明说。此外，他还表示，高压MOSFET市场对500V和600V的产品需求最大。而接下来的半年内，还会相继推出900V、1,000V的CoolMOS CP产品。
除了重点推出的CoolMOS 500V CP之外，英飞凌还同时推出了其第二代600V碳化硅肖特基MOSFETthinQ! 2G以及新的OptiMOS3 30V MOSFET系列产品。分别用于PFC和DC/DC同步整流。特别值得一提的是新款600V碳化硅肖特基二极管，由于加入了一个P沟槽，使得其在大电流时正向相当于一个超快二极管，而在小电流时仍然保持肖特基的特性。同该公司第一代推出的碳化硅二极管相比，新产品还新增了雪崩能力。据称，目前仅英飞凌拥有这项技术。
此外，该器件的零反向恢复电荷特性能够防止恢复电压加导致MOS管烧毁，同时也减少反向恢复在MOS管上造成的开关损耗。“无需改动电路其他部分，仅将原来的器件替换成thinQ! 2G，就能将系统效率提高1~2%。”伍伟明说。上述特性也使得thinQ! 2G肖特基二极管能够大大缩小电源部分散热片的面积，系统外壳也将随之缩小，这将使得系统厂商的方案成本大大降低。
（源自：国际电子商情 作者：王彦）
版权所有