【解析新特性】300W单路输出工业电源>>
电子产品世界 » 论坛首页 » 综合技术 » 电源与模拟 » COOLMOS技术和应用

共3条 1/1 1 跳转至

COOLMOS技术和应用

菜鸟
2016-11-21 11:09:27    评分

超结金氧半场效晶体管(SJ MOSFET)---简称COOLMOS

SJ MOSFET的技术主要有两种,其一为由英飞凌(Infineon)开发的多磊晶技术,藉由掺杂(doping)磊晶在磊晶层上形成岛状的掺杂区域,使该区域扩散形成一个氮掺杂(N-doped)平面。另一种技术则采用深反应离子蚀刻挖出沟槽状结构,再将氮掺杂材料填补于沟槽,制造出超接面的结构,开发此科技者主要为东芝(Toshiba),仙童(Fairchild Semiconductor)等。

国内东微半导体推出的一种新型超级结(Super-Junction)功率器件。Green即“绿色”之意,意喻GreenMOSTM自身为高品质的“绿色”产品,采用GreenMOSTM可以实现绿色设计并获得绿色能源产品。 GreenMOSTM系列产品额定电压范围为500~800V,覆盖了最小1A至最大100A以及不同封装类型的总共近百种芯片规格。由于采用了东微半导体的多项自主专利技术,GreenMOSTM系列产品成功克服了常规超级结所存在的低成品率、EMI超标等难题,性能达到甚至超过了国际一流品牌的水平,大幅领先于一般功率器件供应商。其显著特点如下所述:

A. Soft-Switching (软开关)

GreenMOSTM对常规超级结功率器件的制造流程进行了多项优化设计,使器件内部的杂质分布及电容更适合于外部电路的高速开关动作,减小了纹波噪音和电压尖峰,由此所得到的开关波形更加平滑,开关期间的栅极震荡更低,有利于EMI的改善。

B. LOW FOM (低优值)

FOM(Figure of merit)是衡量功率器件设计优劣的重要标准,计算公式为Rdson*QgFOM越小表明器件的性能越佳。GreenMOSTM系列优化了器件的制造流程和设计,一方面通过独特的设计方法降低了Qg,另一方面在保持Low Qg的同时通过优化器件制造流程使得器件的比导通电阻更小,从而降低了GreenMOSTM的开态电阻。这两方面相辅相成使GreenMOSTM具备了业内领先的FOM值,其优秀的FOM特性使GreenMOSTM的动态损耗可降低到常规超级结器件的2/3,同时也支持2MHz的开关频率。开关速度甚至接近了高端的第三代半导体器件 - 高压GaN功率器件。

1、Coolmos的选型 一般我们选择一颗MOS 大致看以下几个参数 BV Id Rds Vth Qg Pd等。但是这几个参数,只有QgId是交流参数,其他都是静态参数。而半导体这东西就是随温升变坏的。那动态参数,其实是变坏的。25度的电流是100A,也许125度的时候,电流只有50A,所以选型的时候要以高温下(老化房)的数据为准。那选好了电压、电流,剩下就是看Coolmos的损耗了。Coolmos露在表面的是Rdson 较低,只有平面管的1/3或者1/4,那MOS的导通损耗必然较之平面管要低不少。MOS的另外一个损耗,开关损耗其实往往更加占主导。开关损耗在MOS里最直接体现的数值是Trr。这也是Coolmos最核心的参数。从coolmos的发展来看 C3 C6 CP CFD CFD2 都是在Trr上下功夫(C6除外,他是C3Cost down)。你是电源设计者,Trr的合理使用,你比我清楚。Coolmos在实际应用中,MOS前段的Rg驱动,一般对电阻要求会低很多。这也能降低损耗。举个例子,20N60C3 MOS前段的驱动电阻一般可做到15mohm以下,但是也不是越低越好,开关越高,EMI的问题就出来了。所以驱动电阻的选择要综合考虑,在EMI允许的情况下,尽量降低驱动电阻。

2.Coolmos是否需要采用散热措施。只能说要看功率,举个例子,150WLED电源上,你觉得可以不加散热嘛?15WLED电源上,加散热装置,那有地方么?Coolmos,在应用端,解决了有的电源方案需要电子器件更小的体积,甚至是去掉散热片(Iphone的充电器),而大功率上看重Coolmos的还是他能降低损耗,所以散热片是一定要加的。

3.Coolmos目前在国内应用还是非常片面的,任重而道远。举个例子,在一个70W的笔记本适配器上,很多还是用的20A的平面管(或者是16A),但是我们知道实际电路里的有效电流其实很小,用20A只是看重他的低内阻,降低损耗,降低温升。那现在很多工程师来Rreview这个方案的时候,脑子还是转不过弯来。如果使用Coolmos,他认为还需要16A的,那同等电流,价格肯定不可比的。其实呢,Coolmos 10A足够去替代了。开关损耗,Coolmos要较平面管低很多,内阻的话Coolmos10A较之16A的平面也不会高多少,在高温下,基本内阻是一致的。(有机会发个实验数据,16A的平面管和10ACoolmos100度下,内阻是相差不多的---前提,带负载,体现开关损耗低的特点),所以工程师要多了解Coolmos

总之一句话:MOS在发展,损耗会越来越低。电源方案只会像更高效率和更小体积发展。目前COOLMOS类产品主要以Infineon一家独大,占据市场比例比较多。当然,除了Infineon以外,ToshibaST、东微半导体等厂家也都有COOLMOS产品在推广应用,另一些国内贸易型COOLMOS厂家如龙腾,NCE等,但大家市场份额相对占的比较小 。另外,以前由于COOLMOS的价格太贵,高于VDMOS(平面MOS )1-2倍,各厂家和工程师尽量避免采用COOLMOS,造成很多工程师对于COOLMOS应用非常不熟悉,引用东微半导体GreenMOSTM 专利,东微半导体推出性价比更高的COOLMOS(内部称呼Green-MOS,性能方面留给工程实测和对比,价格方面接近VDMOS(平面MOS).

东微半导体不断的技术创新,拥有多项功率器件专利与销售企业,并正式量产充电桩用高压高速MOSFET产品-GreenMOS,打破了这一领域国外厂商的垄断,东微半导体致力于自主知识产权的半导体器件技术的研发和产业化,是“长三角集成电路设计与制造协同创新中心”的核心成员单位。公司已有40多项发明专利,包括3个美国专利,有多项自主知识产权的国际原创核心器件技术。公司紧密结合自身专利与工艺设计技术领先的优势,与国际一流的封装、测试代工厂保持密切配合与合作,严谨产品质量控制,保证产品的持续优质和稳定供货。






关键词: COOLMOS     半导体     开关    

专家
2016-11-21 12:54:58    评分
2楼
谢谢楼主分享。

菜鸟
2016-12-23 12:19:31    评分
3楼
需要样品请联系:QQ:382143318

共3条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]