産業機器用スイッチング電源の高効率化に貢献するTO-247-4L(X)パッケージ採用DTMOSⅥ 600V耐圧NチャネルパワーMOSFET

これは、産業機器用スイッチング電源の高効率化に貢献するTO-247-4L(X)パッケージ採用DTMOSⅥ 600V耐圧NチャネルパワーMOSFETの画像です。

当社は、データセンター向けサーバーのスイッチング電源、太陽光発電パワーコンディショナーなどの産業用機器向けにDTMOSⅥ (ディーティーモスシックス) 600VシリーズのNチャネルパワーMOSFETチップを、スイッチング損失を低減する4端子タイプのTO-247-4L(X)パッケージに搭載した6品種を製品化しました。

今回の新製品を含むDTMOSⅥ 600Vシリーズは、ゲートデザインおよびプロセスの最適化により、同耐圧の当社従来世代DTMOSⅣ-H (ディーティーモスフォーエイチ) シリーズと比べて、性能指数の「ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量」を約52%低減しています。

新製品は、ゲートドライブ用の信号ソース端子を備えた4端子タイプのTO-247-4L(X)パッケージを採用しています。3端子タイプのTO-247パッケージと比べて、ゲートドライブ用の信号ソース端子をケルビン接続することで、パッケージ内部にあるソースワイヤのインダクタンスによるスイッチングへの影響を小さくでき、高速スイッチング性能を実現します。これにより、スイッチング電源、無停電電源装置 (UPS)、太陽光発電パワーコンディショナーなどの高効率化に貢献します。

回路設計をサポートするツールとして、短時間で回路動作が検証できるG0モデルのSPICEモデルに加えて、過渡特性の精度を高めたG2モデルのSPICEモデルも提供します。

当社は、今後もDTMOSⅥ 600Vシリーズのラインアップを拡充し、産業機器用スイッチング電源の高効率化に貢献することで、カーボンニュートラルの実現を目指します。

新製品の主な特長

  1. 低RDS(ON)×Qgd (ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量) を実現し、スイッチング電源の高効率化が可能
  2. 4端子タイプTO-247-4L(X)パッケージを採用: ゲートドライブ用信号ソース端子の追加によりスイッチング損失を低減

特長の解説

1. 低RDS(ON)×Qgd (ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量) を実現し、スイッチング電源の高効率化が可能

600V耐圧のDTMOSⅥシリーズは、ゲートデザインおよびプロセスの最適化により、同耐圧の当社従来世代DTMOSⅣ-Hシリーズと比べて、単位面積あたりのドレイン・ソース間オン抵抗を約13%、ゲート・ドレイン間電荷量を約45%、性能指数の「ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量」を約52%低減しています。これにより、DTMOSⅥシリーズは、低導通損失および低スイッチング損失の両立を実現し、スイッチング電源の高効率化に貢献します。

図 1. ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量比較
図 1. ドレイン・ソース間オン抵抗×ゲート・ドレイン間電荷量比較[注1]

[注1] 当社実測値

2. 4端子タイプTO-247-4L(X)[注2]パッケージを採用: ゲートドライブ用信号ソース端子の追加によりスイッチング損失を低減

3端子タイプの場合、図2に示すとおりゲート駆動電圧VDRVを印加した際にソースワイヤのインダクタンス成分LSとドレイン電流IDの傾きdID/dtの成分により逆起電圧VLSが発生します。
そのため、ゲート駆動電圧VDRVが逆起電圧VLS分だけ低減されます。よって、FETチップのゲート･ソース間に印加される電圧VGSは、ゲート駆動電圧VDRVが逆起電圧VLS分だけ低減された値となります。これにより、MOSFETのスイッチング速度が遅くなります。

図 2. 3端子タイプのパッケージ (TO-247) におけるゲート駆動回路の電圧降下解析
図 2. 3端子タイプのパッケージ (TO-247) におけるゲート駆動回路の電圧降下解析

一方で、4端子タイプの場合、図3に示すとおりゲート駆動用の信号ソース端子をFETチップに近い位置に接続することで3端子タイプの場合に生じていた逆起電力VLSの影響を低減しています。
その結果、4端子タイプでは、ゲート･ソース間に印加される電圧VGSとゲート駆動電圧VDRVが同程度の値となり3端子タイプと比べMOSFETのスイッチング速度が向上しました。

図 3. 4端子タイプのパッケージ (TO-247-4L(X)) におけるゲート駆動回路の電圧降下解析
図 3. 4端子タイプのパッケージ (TO-247-4L(X)) におけるゲート駆動回路の電圧降下解析

[注２] TO-247-4L(X)パッケージの外観形状・寸法は、当社既存の4端子タイプパッケージであるTO-247-4Lとは異なっております。特に下図の矢印部分の寸法差異が10%以上ございますので、ご注意いただきますようお願いいたします。詳細は各パッケージのリンクをご参照ください。

Outline Drawing of TO-247-4L and TO-247-4L(X)

TO-247-4L
TO-247-4L(X)

アプリケーション

  • スイッチング電源 (データセンター向けサーバー用など)
  • 太陽光発電パワーコンディショナー
  • 無停電電源装置 (UPS: Uninterruptible Power Supply)

新製品の主な仕様

(特に指定のない限り、Ta=25°C)

品番 パッケージ 絶対最大定格 電気的特性 在庫検索＆Web少量購入
ドレイン・ソース間電圧 VDSS
(V)		 ドレイン電流
(DC)
ID
(A)		 ドレイン・ソース間
オン抵抗
RDS(ON)
(mΩ)		 ゲート入力電荷量
Qg
(nC)		 ゲート・ドレイン間
電荷量
Qgd
(nC)		 入力容量
Ciss
(pF)		 逆回復時間
trr
(ns)
Tc=25°C VGS=10V VGS=10V VGS=10V VDS=300V VDD=400V、
-dIDR/dt
=100A/μs
Typ. Typ. Typ. Typ. Typ.
TK125Z60Z1 TO-247-4L(X) 600 20 105 28 8 1620 285 Buy Online
TK099Z60Z1 25 83 36 10 2050 297 Buy Online
TK080Z60Z1 30 67 43 12 2510 345 Buy Online
TK063Z60Z1 37 53 56 15 3200 350 Buy Online
TK040Z60Z1 52 33 85 22 5200 380 Buy Online
TK024Z60Z1 80 20 140 37 8420 425 Buy Online

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