600V 超級(jí)結(jié)MOSFET “PrestoMOS”系列產(chǎn)品助力變頻空調(diào)節(jié)能

　　全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都)推出600V耐壓超級(jí)結(jié) MOSFET“PrestoMOS”系列產(chǎn)品，在保持極快反向恢復(fù)時(shí)間(trr※1))的同時(shí)，提高設(shè)計(jì)靈活度，非常適用于空調(diào)、冰箱等白色家電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及EV充電樁。近日，該系列產(chǎn)品群又新增了“R60xxJNx系列”共30種機(jī)型。

　　此次開發(fā)的新系列產(chǎn)品與以往產(chǎn)品同樣利用了ROHM獨(dú)有的壽命控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極快的反向恢復(fù)時(shí)間(trr)。與IGBT相比，輕負(fù)載時(shí)的功耗成功減少了58%左右。另外，通過提高導(dǎo)通MOSFET所需要的電壓水平，避免發(fā)生造成損耗增加原因之一的誤開啟(Self Turn-on)現(xiàn)象※2)。不僅如此，還通過優(yōu)化內(nèi)置二極管的特性，改善了超級(jí)結(jié)MOSFET特有的軟恢復(fù)指數(shù)※3)，可減少引發(fā)誤動(dòng)作的噪聲干擾。通過減少這些阻礙用戶優(yōu)化電路時(shí)的障礙，提高設(shè)計(jì)靈活度。

　　該系列產(chǎn)品已經(jīng)以月產(chǎn)10萬個(gè)的規(guī)模逐步投入量產(chǎn)(樣品價(jià)格：180日元起，不含稅)。前期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福岡)，后期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Korea Corporation(韓國)。另外，該系列產(chǎn)品已于3月起在AMEYA360、Right IC、SEKORM這三家網(wǎng)售平臺(tái)開始網(wǎng)售。

　　<背景>

　　據(jù)了解，在全球的電力需求中，近50%用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨著白色家電在新興國家的普及，電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶來的電力消耗量預(yù)計(jì)會(huì)逐年增加。包括空調(diào)和冰箱在內(nèi)，白色家電多使用變頻電路進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而變頻電路的開關(guān)元件一般使用IGBT。但是，近年來在節(jié)能性能需求高漲的大趨勢(shì)下，可有效降低設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)功耗的MOSFET正在逐步取代IGBT。

　　在這種背景下，ROHM于2012年首家實(shí)現(xiàn)以極快反向恢復(fù)特性為特點(diǎn)的功率MOSFET PrestoMOS的量產(chǎn)，由于該系列產(chǎn)品可大大降低應(yīng)用的功耗而受到市場的高度好評(píng)。

　　<什么是PrestoMOS>

　　Presto表示“極快”，是源于意大利語的音樂術(shù)語。

　　通常，MOSFET具有快速開關(guān)以及在低電流范圍的傳導(dǎo)損耗低的優(yōu)勢(shì)。例如，用于空調(diào)的情況下，非常有助于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗。PrestoMOS正是在低電流范圍實(shí)現(xiàn)低功耗的、以極快的反向恢復(fù)時(shí)間(trr)為特點(diǎn)的ROHM獨(dú)創(chuàng)的功率MOSFET。

　　<提高設(shè)計(jì)靈活度的關(guān)鍵>

　　開關(guān)速度的高速化與誤開啟現(xiàn)象、噪聲干擾是相悖的，用戶在電路設(shè)計(jì)時(shí)需要通過調(diào)整柵極電阻來進(jìn)行優(yōu)化。與一般的MOSFET相比，ROHM的R60xxJNx系列已經(jīng)具備了誤開啟現(xiàn)象以及噪聲對(duì)策，有助于提高用戶的設(shè)計(jì)靈活度。

　　1.避免增加損耗的誤開啟對(duì)策

　　本系列產(chǎn)品通過優(yōu)化MOSFET結(jié)構(gòu)上存在的寄生電容，將開關(guān)時(shí)的額外柵極電壓降低了20%。另外，使MOSFET導(dǎo)通所需的閾值電壓(Vth)增加了約1.5倍，是“不易產(chǎn)生誤開啟現(xiàn)象的設(shè)計(jì)”。因此，擴(kuò)大了用戶通過柵極電阻來進(jìn)行損耗調(diào)節(jié)的范圍。

　　2.改善恢復(fù)特性，減少噪聲干擾。

　　通常，超級(jí)結(jié)MOSFET的內(nèi)置二極管的恢復(fù)特性為硬恢復(fù)。但是，ROHM的R60xxJNx系列，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，與以往產(chǎn)品相比，新產(chǎn)品的軟恢復(fù)指數(shù)改善了30%，不僅保持了極快的反向恢復(fù)時(shí)間(trr)，還成功減少了噪聲干擾。因此，用戶通過柵極電阻調(diào)節(jié)噪音干擾時(shí)變得更加容易。

　　<產(chǎn)品陣容>

　　<應(yīng)用例>

　　空調(diào)、冰箱、工業(yè)設(shè)備(充電樁等)

　　<術(shù)語解說>

　　※1　trr : 反向恢復(fù)時(shí)間 (Reverse Recovery Time)

　　開關(guān)二極管從導(dǎo)通狀態(tài)到完全關(guān)斷狀態(tài)所需的時(shí)間。

　　※2 誤開啟現(xiàn)象

　　對(duì)MOSFET施加急劇的電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的柵極電壓，超過產(chǎn)品特定的閾值而使MOSFET誤導(dǎo)通的現(xiàn)象。此時(shí)產(chǎn)生的不必要的導(dǎo)通時(shí)間會(huì)直接導(dǎo)致?lián)p耗增加。一般多發(fā)于逆變電路等橋式電路，通常需要采取增加外置部件等對(duì)策。

　　※3 軟恢復(fù)指數(shù)

　　通常，二極管存在反向恢復(fù)時(shí)間(trr)短但容易產(chǎn)生噪聲的硬恢復(fù)和不容易產(chǎn)生噪聲但反向恢復(fù)時(shí)間(trr)長的軟恢復(fù)兩種恢復(fù)模式。超級(jí)結(jié) MOSFET的內(nèi)置二極管的特點(diǎn)是硬恢復(fù)特性尤為顯著。表示軟恢復(fù)性能的指數(shù)采用圖中的ta÷tb。