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Superjunction-MOSFETs für das Leistungselektronikdesign

Superjunction-MOSFETs für das Leistungselektronikdesign

Kleinere Gehäuse und höhere Leistungsdichten sind beim Schaltungsdesign für die Stromwandlung an der Tagesordnung. Dies ist jedoch nur ein Teil der vielen Herausforderungen, denen sich Elektronikentwickler ausgesetzt sehen. Energieeffizienz und Betriebssicherheit sind zwei ebenso wichtige Anforderungen, genauso wie Kostenbeschränkungen.

Leistungs-MOSFETs kommen beim Schalten und Verstärken elektronischer Signale zum Einsatz. Sie sind die am häufigsten verwendeten Low-Voltage-Schalter (unter 200V) – weisen jedoch Nachteile auf, wenn bei höheren Spannungen schnell geschaltet werden soll. Superjunction-MOSFETs wurden entwickelt, um dieses Problem zu umgehen. Sie bieten bessere Werte in verschiedenen Bereichen, u.a. bei der Chip-Größe, die direkten Einfluss auf die Kosten haben. Entwickler müssen jedoch weiterhin große Aufmerksamkeit auf das Systemdesign legen, insbesondere im Hinblick auf geringere parasitäre Verluste der Platine.

Bei MOSFETs mit einer Nennspannung von 600V verursacht die Epitaxieschicht mehr als 95% des Chipwiderstands. Ziel bei der Entwicklung von Superjunction-MOSFETs war es, diesen Umstand zu verhindern, indem Techniken wie Deep-Trench-Filling zum Einsatz kommen.

Die neueste Generation von DTMOS-V-MOSFETs von Toshiba wird im Single-Epitaxieprozess und nicht wie frühere Bausteine im Multi-Epitaxieprozess gefertigt. Im Vergleich zur vorherigen vierten Genration verringern sich damit der Durchlasswiderstand RDS(ON) um 17% als auch elektromagnetische Störungen (EMI).

Die Kombination aus Superjunction-MOSFETs und Schottky-Barrier-Dioden mit einem Siliziumkarbid-Aufbau (SiC) erweist sich als äußerst hilfreich für Entwickler, die Leistungswandler integrieren wollen: Die Schaltungsgröße lässt sich verringern und die Stromdichte gleichzeitig erhöhen. Weitere Vorteile der Superjunction-MOSFETs gegenüber herkömmlichen planaren siliziumbasierten Bausteinen sind geringere Leitungsverluste bei einer gegebenen Chipgröße, weniger Schaltverluste und eine verringerte Wärmeerzeugung (was die Wärmemanagement-Anforderungen vereinfacht). Ein weiterer Vorteil liegt im verbesserten Rauschverhalten, da von den Stromquellen unterschiedlicher Anwendungen wie Konsumgütern, LED-Beleuchtung, medizinische Stromversorgungen bis hin zu Notebook-/Tablet-Netzadaptern eine zunehmend geringere EMI erwartet wird.

Weitere Informationen über die DTMOS-V-MOSFET-Technologie von Toshiba und deren Vorteile in Verbindung mit SiC-Dioden erfahren Sie im Download unseres Whitepapers.

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