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以工藝見長的東芝N溝道功率MOSFET為電源效率賦能

東芝半導體 ? 來源:東芝半導體 ? 2023-04-13 09:40 ? 次閱讀

MOSFET是以金屬層(M)柵極隔著氧化層(O)利用電場效應來控制半導體(S)的場效應晶體管,其特點是用柵極電壓來控制漏極電流。根據其溝道的極性不同,MOSFET可分為電子占多數的N溝道型與空穴占多數的P溝道型,通常又稱為N型MOSFET(NMOSFET)和P型MOSFET(PMOSFET)。

東芝于2022年3月推出并大量投放市場應用的TPH9R00CQH就是一款適用于工業設備開關電源應用的150V N溝道功率MOSFET。該器件采用最新一代U-MOSⅩ-H工藝,有助于大幅提高各種設備的電源效率。

器件的基本特性

TPH9R00CQH針對傳統MOSFET結構進行了優化,以獲得源極-漏極導通電阻和柵極開關電荷及輸出電荷之間的平衡,從而實現了優異的低損耗特性。此外,開關操作時漏極和源極之間的尖峰電壓也有所降低,有助于減少開關電源的電磁干擾(EMI)。該產品提供SOPAdvance和更為廣泛采用的SOPAdvance(N)兩種類型表面貼裝型封裝。

其主要特性如下

(1)開關速度快

(2)柵極開關電荷小:Qsw=11.7nC(典型值)

(3)輸出電荷小:Qoss=87nC(典型值)

(4)低漏極-源極導通電阻:Rds(on)=7.3mΩ(典型值)(Vgs=10V)

(5)低泄漏電流:IDSS=10μA(最大值)(VDS=150V)

(6)增強模式:Vth=3.3至4.3V(VDS=10V,ID=1.0mA)

(7)高額定結溫:Tch(最大值)=175℃

以下是TPH9R00CQH的主要規格

(除非另有說明,@Ta=25℃)

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TPH9R00CQH主要規格

功能特性源于先進工藝

TPH9R00CQH之所以具有業內領先的低漏極-源極導通電阻(Rds(on)),主要是采用了新一代低壓溝道結構的U-MOSⅩ-H工藝,減少了導通損耗,有助于進一步降低設備功耗。

東芝延續了每一代溝道結構和制造工藝,穩定地降低了低壓功率MOSFET的漏極-源極導通電阻。與采用當前一代U-MOSⅧ-H工藝的150V產品TPH1500CNH相比,TPH9R00CQH的漏極-源極導通電阻下降了約42%;漏源導通電阻×柵極開關電荷提高了大約20%,漏極-源極導通電阻×輸出電荷提高了大約28%。

產品應用方向

根據以上工藝特點和產品特性,東芝新增的TPH9R00CQH MOSFET產品線能夠通過減少損耗提高設備的電源效率,進而幫助其降低功耗。該系列產品適用于工業設備開關電源,包括數據中心電源和通信基站電源,如開關電源(高效率DC-DC轉換器等)、開關穩壓器電機驅動器等。

實現高精度開關仿真

為了支持電源工程師進行開關電源電路設計,東芝還提供各類設計工具,除了快速驗證電路功能的G0SPICE模型,現在還提供能夠精確再現瞬態特性的高精度SPICE模型(G2模型)。

由于節點數量的增加,導致電路仿真的收斂性和計算速度日漸下降。雖然G0模型的計算速度更快,但只適用于功能檢查;而G2模型通過改善ID-VDS曲線的大電流域特性的再現性以及寄生電容的電壓相關特性,可以實現更接近實際測量結果的高精度開關仿真。

G2模型是以宏模型格式創建的,可利用一些非線性元件和連續任意函數來表示電氣特性,因此可以最大限度避免宏模型的缺點。基于強大的功率器件和模型仿真,可以幫助電源工程師對將要設計的電源電路作到心中有數,并大程度簡化產品設計流程,節省設計時間。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:以工藝見長的東芝N溝道功率MOSFET為電源效率賦能

文章出處:【微信號:toshiba_semicon,微信公眾號:東芝半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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