高压场效应管节能

高压场效应管工艺：常规平面+电荷平衡

平面：稳定+耐用

缺点：有源区与击穿电压一定，导通电阻 > 超级MOS场效应管电荷平衡工艺。

导通电阻值确定，有源区大小变化通过输出电容与栅极电荷影响元件热阻与切换速度。

 

击穿电压与尺寸都相同

新电荷平衡型元件导通电阻值=传统元件电阻值*25%

但片基尺寸小，确有高热阻。

 

边缘终端：让场效应管不存在片基边缘上的电压击穿。

高压场效应管：边缘区>有源区

如下图所示

边缘区：对导通电阻不利，但对热阻有利

导通电阻值高时，小有源区无法减少元件成本

 

 

参数：结温度Ti

 

元件失效：温度> Timax

高结温度，导通电阻高，体二极管反向恢复时间差，功率损耗大。

结温度公式

Tj=Ta Pd•RΦJA(1)

 

Ta=周围环境温度

Pd=功率耗散

junction-to-ambient=结至环境热阻

 

Pd=导通损耗+切换损耗

Pd=D.RDS(on).ID2 fsw.(Eon Eoff)(2)

D=占空比

ID=漏极电流

RDS(on)=漏极至源级电阻

注意：选择RDS(on)值更低，片基大，即会让损耗和体二极管恢复受影响。

 

损耗受到切换速度与恢复二极管影响

MOS场效应管：平面型比电荷平衡型提高寿命时间控制体二极管性能更容易。

MOS场效应管体二极管导通，改进体二极管特性能比最低导通电阻更有作用。

 

用此损失*切换频率fsw，

热阻RΦJA公式

RΦJA=RΦJC RΦCS RΦSA(3)

 

RΦJC=结至管壳（junction-to-case）热阻

与片基尺寸有关

RΦCS管壳至汇点（case-to-sink）热阻，与热界面及电隔离有关，

RΦSA汇点至环境热阻，是基本散热与空气流动。

若：RDS(on)值 > 1Ω，高级平面RΦJC低，让MOS场效应管温度保持低值，

 

电荷反射型元件：对高RDS(on)需求，因边缘终端，它的有缘区在整个片基区域中占比小。

平面型：大硅片，便宜，封装成本与电荷反射型一样；

 

反向恢复应用中，要关注 RDS(on)+RΦJC值+二极管特性；

最低RDS(on)与快速切换应用中，新平衡型MOS场效应管

因热阻，则

SupreMOS：RDS(on)<0.5Ω

Super场效应管：RDS(on)=0.5～1Ω