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MOSFET-basierte Designs: Verdopplung der Leistungsmerkmale steigert den Wirkungsgrad

MOSFET-basierte Designs: Verdopplung der Leistungsmerkmale steigert den Wirkungsgrad

Der Low-Voltage-Leistungs-MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ist der am häufigsten verwendete Halbleiterschalter. Im Vergleich zu anderen Schaltern wie IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) oder Thyristoren bietet ein MOSFET höhere Schaltgeschwindigkeiten und einen besseren Wirkungsgrad bei niedrigen Spannungen.

Stehen Entwickler vor der Wahl eines MOSFETs für eine bestimmte Anwendung, lohnt ein genauer Vergleich der Leistungsmerkmale. Ein entscheidendes Kriterium für MOSFETs ist der Durchlasswiderstand RDS(ON) – der Widerstand zwischen Drain und Source, wenn sich der Baustein im eingeschalteten Zustand befindet. RDS(ON) setzt sich aus mehreren Elementen zusammen und ist daher ein guter Maßstab für die Leistungsfähigkeit des Bausteins.

Leistungs-MOSFETs für die Automobilelektronik beinhalten sowohl n- als auch p-Kanal Bausteine, die Durchbruchspannungen von 40 bis 100V bieten. Innerhalb dieses Spannungsbereichs sorgt die Trench-Gate-Technologie für die beste Kombination aus Leitfähigkeit und Schaltleistung. Die Weiterentwicklung der Trench-Technologie konzentriert sich auf engere Trench-Abstände. Das erlaubt eine kleinere Chipfläche bei einem bestimmten Durchlasswiderstand und Spannungswert. Parasitäre Kapazitäten werden gering gehalten, und die Bausteine zeigen eine wesentlich bessere Güte hinsichtlich RDS(ON) x A (Durchlasswiderstand x aktive Chipfläche) und RDS(ON) x Ciss (Durchlasswiderstand x Eingangskapazität).

Der RDS(ON) x A eines 100V n-Kanal-MOSFETs, der in Toshibas neuestem U-MOS-8-Prozess gefertigt wird, ist nur halb so groß als bei einem vergleichbaren U-MOS-IV-Baustein. U-MOS 8 sorgt zudem für einen 20% geringeren Ciss/A-Wert als bei U-MOS IV. Ciss/A hat einen erheblichen Einfluss auf die Ansteuerungsverluste, die sich ihrerseits deutlich auf die Schaltkreisen für Stromversorgung und Antriebsteuerung auswirken.

Die dynamische Leistungsfähigkeit verbessert sich ebenfalls. Die neuen U-MOS-8-MOSFETs bieten im Vergleich zur U-MOS-IV-Generation 50% weniger Oszillation beim Ausschalten.

Erfahren Sie mehr über Toshibas hochleistungsfähige U-MOS-8-Technologie und wie sie  Ihnen hilft, Ihre nächste Applikation zu entwickeln.

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