突破价格限制,超级结MOS迎来爆发

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近年来,节能化趋势日益加速,家电产品倾向于采用更接近实际使用情况的能效标识APF(Annual Performance Factor)。也就是说,不再仅仅关注功率负载较大的设备在启动时和额定条件下的节能,在负载较小的正常运转时也要能实现节能。有数据显示,当前全球电力需求中的近50%被用于电机驱动,如何大幅降低正常运转时的功耗,是业界普遍关心的问题。

在此背景下,ROHM日前开发出“拥有业界最快trr性能的功率MOSFET”产品PrestoMOS R60xxMNx系列。通过优化ROHM独有的芯片结构,在保持PrestoMOS“高速trr性能”特征的基础上,成功地使Ron和Qg值显著降低。由此,在变频空调等电机驱动的应用中,轻负载时的功率损耗与以往的IGBT相比,降低约56%,节能效果非常明显。

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与以往产品性能对比

突破价格限制,超级结MOS迎来爆发

“Presto”一词源于意大利语,意思是加速。罗姆半导体(上海)有限公司设计中心高级经理水原德健表示,总体而言,2014-2020年,MOSFET的整体市场需求量没有太大增长。但一个值得关注的趋势是:平面MOSFET的市场正日趋萎缩,超级结MOSFET市场正变得越来越大。“2014年前后,市场还是以平面MOS为主,但到了2016年,两者已经开始平分秋色了。预计到2020年,超级结MOS将成为主流。”水原德健将原因归结为“超级结MOS导通损耗小,更节能”。目前来看,在第零代的时候,超级结MOS价格大约是平面MOS的1.7-2倍,第一代时约为1.5倍,第二代基本上已与平面MOS的价格开始持平。而只要突破了价格瓶颈,超级结MOS就会迎来应用的爆发。

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罗姆半导体(上海)有限公司设计中心高级经理水原德健

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罗姆第二代PrestoMOS采用了新的纵向沟槽构造设计

通常,一旦发生短路,就会引起元件异常发热、甚至受损的可能性。一直以来,因性能与短路之间的制约关系,确保超强的短路耐受能力是非常困难的,而R60xxMNx系列利用ROHM的模拟技术优势,对热失控的成因---寄生双极晶体管成功地进行了优化,可确保电机驱动所必须的短路耐受能力,减轻了因电路误动作等导致的异常发热带来的破坏风险,有助于提高应用的可靠性。

自导通损耗微小是R60xxMNx系列所具备的另一大特点。众所周知,自导通是指MOSFET在关断状态下,高边主开关一旦导通,则低边MOSFET的漏极-源极间电压急剧增加,电压被栅极感应,栅极电压上升,使得MOSFET内部产生自身功率损耗。而罗姆此番通过优化R60xxMNx系列的寄生电容,成功将该损耗控制在非常微小的最低范围内。

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超强短路耐受与抑制自导通能力

第二代PrestoMOS产品已于2016年12月份开始以月产10万个规模投入量产,前期工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.,后期工序的生产基地为ROHM Semiconductor (Korea) Co., Ltd.。

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