你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

可提高碳化硅MOSFET可靠性的東芝新器件結(jié)構(gòu)問世

發(fā)布時間:2020-08-05 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】東京——東芝電子元件及存儲裝置株式會社(簡稱“東芝”)今日宣布了一種可提高碳化硅(SiC)MOSFET[1]可靠性的新器件結(jié)構(gòu)問世。相較于東芝的典型器件結(jié)構(gòu),MOSFET內(nèi)嵌的肖特基勢壘二極管[2](SBD)可在抑制導(dǎo)通電阻增大的同時,將器件結(jié)構(gòu)的可靠性提高10倍以上[3]。
 
功率器件是降低車輛以及工業(yè)設(shè)備和其它電氣設(shè)備能耗的重要元器件,而碳化硅相較于有機硅可進一步提高電壓并降低損耗,因此業(yè)界普遍預(yù)期碳化硅將成為新一代的功率器件材料。雖然碳化硅材質(zhì)的功率器件目前主要用于列車逆變器,但其今后的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,包括用于工業(yè)設(shè)備的各種光伏發(fā)電系統(tǒng)(PPS)和電源管理系統(tǒng)(PMS)。
 
目前可靠性問題是碳化硅器件利用和市場增長的攔路虎,問題之一涉及位于功率MOSFET的電源與列車之間的PN結(jié)二極管[4]。PN結(jié)二極管的外施電壓使其帶電,造成導(dǎo)通電阻變化,進而有損于器件的可靠性。東芝新推出的肖特基勢壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET器件結(jié)構(gòu)正是此問題的克星。
 
該新結(jié)構(gòu)中有一個與電池單元內(nèi)的PN結(jié)二極管平行設(shè)置的肖特基勢壘二極管,可防止PN結(jié)二極管帶電。相較于PN結(jié)二極管,內(nèi)嵌肖特基勢壘二極管的通態(tài)電壓更低,因此電流會通過內(nèi)嵌肖特基勢壘二極管,進而抑制導(dǎo)通電阻變化和MOSFET可靠性下降等問題。
 
內(nèi)嵌肖特基勢壘二極管的MOSFET現(xiàn)已投入實際應(yīng)用,但僅限于3.3kV器件等高壓產(chǎn)品;內(nèi)嵌肖特基勢壘二極管通常會使導(dǎo)通電阻升高至僅高壓產(chǎn)品能承受的一個電壓水平。東芝在調(diào)整各個器件參數(shù)后發(fā)現(xiàn)MOSFET中肖特基勢壘二極管的面積比是抑制導(dǎo)通電阻增大的關(guān)鍵因素。東芝通過優(yōu)化肖特基勢壘二極管的這一比例,實現(xiàn)了1.2kV級高可靠型碳化硅(SiC)MOSFET。
 
東芝計劃自今年八月下旬起利用這項新技術(shù)開始量產(chǎn)1.2kV級碳化硅(SiC)MOSFET。
 
2020年7月德國紐倫堡國際電力電子系統(tǒng)及元器件展覽會(PCIM Europe)上報道了該新器件結(jié)構(gòu)的詳情,這是一次在線舉辦的國際性功率半導(dǎo)體展會。
 
 
[1] MOSFET:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管
[2] 肖特基勢壘二極管(SBD):通過半導(dǎo)體與金屬接合形成的一種半導(dǎo)體二極管
[3] 東芝規(guī)定當(dāng)以250A/cm2的電流密度通過電源向某器件的漏極通電1,000小時后才出現(xiàn)導(dǎo)通電阻變化,即視為該器件可靠。東芝的典型MOSFET的導(dǎo)通電阻變化率高達43%,而肖特基勢壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET的這一變化率僅為3%。
[4] PN結(jié)二極管:通過在電源與漏極之間設(shè)置PN結(jié)形成的一種二極管
 
肖特基勢壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET的結(jié)構(gòu)
可提高碳化硅MOSFET可靠性的東芝新器件結(jié)構(gòu)問世
 
肖特基勢壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET可抑制導(dǎo)通電阻變化
可提高碳化硅MOSFET可靠性的東芝新器件結(jié)構(gòu)問世
 
 
推薦閱讀:
 
門極驅(qū)動器方案–––即插即用快速評估和測試
ADI與英特爾攜手開發(fā)應(yīng)對5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計挑戰(zhàn)的無線電平臺
電動汽車空調(diào)的一項關(guān)鍵技術(shù)——IGBT
SiC MOSFET應(yīng)用技術(shù)在雪崩條件下的魯棒性評估
貿(mào)澤電子新品推薦:2020年7月
要采購工業(yè)設(shè)備么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉