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Super Junction Mosfet优缺点总结

作者:未知 发布日期:2019-11-26

  新的一期【瑞森课堂】又与大家见面了,感恩亲们一直的关注和支持,瑞森技术团队继续为您分享干货。本期为大家介绍Super Junction Mosfet优缺点。

        超结MOSFET开关电源系统应用的优点

      <1> 通态阻抗小,通态损耗小

      由于SJ-MOS的Rdson远远低于VDMOS,在系统电源类产品中SJ-MOS的导通损耗必然较之VDMOS要减少的多。其大大提高了系统产品上面的单体MOSFET的导通损耗,提高了系统产品的效率,SJ-MOS的这个优点在大功率、大电流类的电源产品产品上,优势表现的尤为突出。

      <2> 同等功率规格下封装小,有利于功率密度的提高

      首先,同等电流以及电压规格条件下,SJ-MOS的晶源面积要小于VDMOS工艺的晶源面积,这样作为MOS的厂家,对于同一规格的产品,可以封装出来体积相对较小的产品,有利于电源系统功率密度的提高。

其次,由于SJ-MOS的导通损耗的降低从而降低了电源类产品的损耗,因为这些损耗都是以热量的形式散发出去,我们在实际中往往会增加散热器来降低MOS单体的温升,使其保证在合适的温度范围内。由于SJ-MOS可以有效的减少发热量,减小了散热器的体积,对于一些功率稍低的电源,甚至使用SJ-MOS后可以将散热器彻底拿掉。有效的提高了系统电源类产品的功率密度。

      <3> 栅电荷小,对电路的驱动能力要求降低

      传统VDMOS的栅电荷相对较大,我们在实际应用中经?;嵊龅接捎贗C的驱动能力不足造成的温升问题,部分产品在电路设计中为了增加IC的驱动能力,确保MOSFET的快速导通,我们不得不增加推挽或其它类型的驱动电路,从而增加了电路的复杂性。SJ-MOS的栅电容相对比较小,这样就可以降低其对驱动能力的要求,提高了系统产品的可靠性。

<4> 节电容小,开关速度加快,开关损耗小。

      由于SJ-MOS结构的改变,其输出的节电容也有较大的降低,从而降低了其导通及关断过程中的损耗。

      同时由于SJ-MOS栅电容也有了响应的减小,电容充电时间变短,大大的提高了SJ-MOS的开关速度。对于频率固定的电源来说,可以有效的降低其开通及关断损耗。提高整个电源系统的效率。这一点尤其在频率相对较高的电源上,效果更加明显。

其实电源最佳的参数为最小化的Rdson*Qg,这个参数有些人称为K因子,超级的K因子远远优于平面MOS。这也是超级可以有效降低损耗的缘由。

 

 超结MOSFET开关电源系统应用会出现的问题

      <1> EMI可能超标

      由于SJ-MOS拥有较小的寄生电容,造就了超级结MOSFET具有极快的开关特性。因为这种快速开关特性伴有极高的dv/dt和di/dt,会通过器件和印刷电路板中的寄生元件而影响开关性能。对于在现代高频开关电源来说,使用了超级结MOSFET,EMI干扰肯定会变大,对于本身设计余量比较小的电源板,在SJ-MOS在替换VDMOS的过程中肯定会出现EMI超标的情况。

      <2> 栅极震荡

      功率MOSFET的引线电感和寄生电容引起的栅极振铃,由于超级结MOSFET具有较高的开关dv/dt。其震荡现象会更加突出。这种震荡在启动状态、过载状况和MOSFET并联工作时,会发生严重问题,导致MOSFET失效的可能。

      <3> 抗浪涌及耐压能力差

      由于SJ-MOS的结构原因,很多厂商的SJ-MOS在实际应用推广替代VDMOS的过程中,基本都出现过浪涌及耐压测试不合格的情况。这种情况在通信电源及雷击要求较高的电源产品上,表现的更为突出。这点必须引起我们的注意。

      <4> 漏源极电压尖峰比较大

      MOSFET目前使用的客户主要是反激的电路拓扑,由于本身电路的原因,变压器的漏感、散热器接地、以及电源地线的处理等问题,不可避免的要在MOSFET上产生相应的电压尖峰。针对这样的问题,反激电源大多选用RCD SUNBER电路进行吸收。由于SJ-MOS拥有较快的开关速度,势必会造成更高的VDS尖峰。如果反压设计余量太小及漏感过大,更换SJ-MOS后,极有可能出现VD尖峰失效问题。

      <5> 纹波噪音差

      由于SJ-MOS拥有较高的dv/dt和di/dt,必然会将MOSFET的尖峰通过变压器耦合到次级,直接造成输出的电压及电流的纹波增加。甚至造成电容的温升失效问题的产生。

总之:超结MOSFET优缺点都是比较突出,需要工程师平衡各项参数最优化;同时MOSFET在发展,损耗会越来越低,电源方案只会向更高效率和更小体积发展。

 

 

     瑞森半导体起步于2007年,是一家致力于功率半导体电子元器件研发与销售的高新技术型企业。2013年注册成立广东瑞森半导体科技有限公司,总部设在东莞天安数码城园区,同时设有张家港研发中心、台湾研发中心、日本产品验证中心,公司研发团队主要来自台湾、日本及内地顶尖技术精英。
     瑞森半导体依靠专业的自主研发能力和强大的制造能力,已获多项知识产权和实用新型专利,每年为行业提供了超500KK性能卓越的半导体产品,全系列产品符合RoHS、REACH环保要求,并通过第三方认证。现有产品包括高压MOSFET,低压MOSFET,超结MOSFET,集成快恢复(FRD)高压MOS,碳化硅MOSFET,碳化硅肖特基,IGBT, Low VF肖特基及系列二、三极管,桥堆等,瑞森半导体已经成为全球开关电源、绿色照明、电机驱动、汽车电子、新能源充电桩、太阳能设备、数码家电、安防工程等行业长期合作伙伴,产品远销国内外。

   “成就客户的成功”是瑞森坚守的商业原则,我们始终坚持主动了解客户需求,通过不断研发创新,竭诚为客户提供绿色、节能、高效的功率半导体產品和解决方案,为客户的成功提供强力支撑。展望未来,将紧密结合市场热点,推出更有竞争力的产品和整体解决方案。



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