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(shí)間:2020-08-05 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】東京——東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社(簡(jiǎn)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(shì)壘二極管[2](SBD)可在抑制導(dǎo)通電阻增大的同時(shí),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(jī)硅可進(jìn)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(chǎng)增長(zhǎng)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(jìn)而有損于器件的可靠性。東芝新推出的肖特基勢(shì)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(gè)與電池單元內(nèi)的PN結(jié)二極管平行設(shè)置的肖特基勢(shì)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(shì)壘二極管的通態(tài)電壓更低,因此電流會(huì)通過內(nèi)嵌肖特基勢(shì)壘二極管,進(jìn)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(shì)壘二極管的MOSFET現(xiàn)已投入實(shí)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(shì)壘二極管通常會(huì)使導(dǎo)通電阻升高至僅高壓產(chǎn)品能承受的一個(gè)電壓水平。東芝在調(diào)整各個(gè)器件參數(shù)后發(fā)現(xiàn)MOSFET中肖特基勢(shì)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(shì)壘二極管的這一比例,實(shí)現(xiàn)了1.2kV級(jí)高可靠型碳化硅(SiC)MOSFET。
東芝計(jì)劃自今年八月下旬起利用這項(xiàng)新技術(shù)開始量產(chǎn)1.2kV級(jí)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(huì)(PCIM Europe)上報(bào)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(huì)。
注
[1] MOSFET:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
[2] 肖特基勢(shì)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(shí)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(dá)43%,而肖特基勢(shì)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(shì)壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET的結(jié)構(gòu)
肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)內(nèi)嵌式MOSFET可抑制導(dǎo)通電阻變化
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索