Contact us

Откроется новое окно Откроется новое окно

Значение управления тепловым режимом для развития технологий корпусирования и изготовления кристаллов для мощных полупроводниковых устройств

Тепловая энергия, выделяющаяся в мощных полупроводниковых приборах, таких как МОП-транзисторы, не только влияет на эксплуатационные характеристики этих устройств, но также может оказывать существенное отрицательное влияние на надежность систем, увеличивая риск отказа и сокращая срок эксплуатации. Это также неблагоприятно сказывается на эксплуатационных расходах, поскольку адаптеры питания с плохими характеристиками эффективности преобразования потребляют больший ток от сети, увеличивая суммы в счетах пользователей за электроэнергию. Инженеры просто не могут позволить себе не учитывать вопросы рассеяния тепла.

Технология медных клипс позволяет отказаться от проволочных соединений, заменяя их эффективными с точки зрения электро- и теплопроводности выводами затвора и истока
Технология медных клипс позволяет отказаться от проволочных соединений, заменяя их эффективными с точки зрения электро- и теплопроводности выводами затвора и истока

Важность использования адекватных ресурсов для управления тепловым режимом растет вследствие использования в конструкциях устройств технологий с более высокой плотностью мощности, но с этим также связаны и негативные последствия. Это приводит к использованию ценного пространства на печатных платах, повышению себестоимости изделий и увеличению общей сложности систем. Кроме того, использование электромеханических средств охлаждения, таких как вентиляторы, также может значительно увеличивать потребление энергии.

Производители оборудования ищут более эффективные пути снижения до минимума доли энергии, превращаемой в тепло внутри изделий. Это значит, что такие изделия могли бы размещаться в корпусах более компактных форм-факторов (более привлекательных для потребителей) и иметь большую номинальную мощность, что в свою очередь позволило бы реализовать более широкий спектр возможностей и функций, обеспечивающих преимущество перед изделиями конкурентов. Для удовлетворения потребностей производителей оборудования необходимы дополнительные меры на уровне компонентов, однако, к сожалению, на практике все не так просто.

Сохранение приемлемых показателей энергоэффективности и частоты переключения традиционно было сложной, а иногда и невозможной, задачей поиска компромиссов. Стремление сохранить низкое сопротивление в открытом состоянии (RDS(ON)) для улучшения показателей проводимости обычно означало необходимость ухудшения коммутационных характеристик МОП-транзисторов. И наоборот, оптимизация устройств с целью уменьшения заряда затвора (Qg) позволяла добиться более высокой частоты переключения, но при этом приводила к увеличению RDS(ON), а также к увеличению потерь мощности: компромисс между этими двумя параметрами выражается коэффициентом добротности устройства RDS(ON) x Qg.

Прогресс в производстве мощных полупроводниковых устройств позволяет добиваться значительного повышения эффективности силовых преобразователей. Это означает снижение тепловыделения. Кроме того, использование более современных корпусов полупроводниковых устройств содействует рассеянию тепла. Таким образом, необходим двусторонний подход к решению проблемы. С точки зрения полупроводниковых кристаллов, инновации позволяют повысить эффективность преобразования энергии и снизить тепловыделение. В то же время, более современные технологии корпусирования позволяют более эффективно отводить тепло от устройств.

МОП-транзисторы с U-образной канавкой (UMOS) компании Toshiba последнего поколения выпускаются в корпусах DPAK+, размеры и габариты которых соответствуют традиционному формату DPAK, однако в них вместо алюминиевых проволочных соединений используются медные клипсы для непосредственного подключения выводов затвора и истока к металлизированным электродам на кристалле с целью снижения потерь мощности.

Чтобы узнать больше об инновациях компании Toshiba в разработке мощных полупроводниковых приборов, загрузите эту техническую публикацию:

Click here to download the whitepaper

To Top
·Before creating and producing designs and using, customers must also refer to and comply with the latest versions of all relevant TOSHIBA information and the instructions for the application that Product will be used with or for.