Toshiba разработи нови технологии за намаляване на загубите в SiC trench MOSFET транзистори и Шотки диоди

22.07.2025   |   Начало»Технологии

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation обяви, че е разработила иновативна технология, която значително намалява загубите в базирани на силициев карбид (SiC) trench MOSFET транзистори (trench - с вертикална структура и U-образен канал), като същевременно подобрява тяхната устойчивост на превключвания на индуктивния товар без ограничаваща верига (UIS - unclamped inductive switching). Освен това компанията е разработила и SiC бариерни диоди на Шотки с частично свързан преход (SJ-SBD), които потискат повишаването на съпротивлението при високи температури. Очаква се тези две технологии да подобрят значително надеждността и ефективността на компонентите, използвани в приложения за преобразуване на електрическа енергия, като електрически превозни средства и системи за възобновяема енергия.

С оглед на електрификацията на автомобилите и миниатюризацията на индустриалното оборудване се очаква търсенето на силови електронни компоненти да продължи да расте. Това важи в особена степен за SiC MOSFET транзисторите, които привличат вниманието като компоненти от ново поколение, предлагащи по-добра ефективност при преобразуване на енергия в сравнение със съществуващите силициеви (Si) MOSFET транзистори. SiC MOSFET транзисторите, при които гейтовете са интегрирани в U-образни канали с цел редуциране на съпротивлението в режим на проводимост, както и SiC бариерните диоди на Шотки, осъществяващи ефективно преобразуване на електроенергия чрез преход метал-полупроводник, намират широко приложение в електрически превозни средства и ВЕИ системи. Тези приложения обаче изискват работа в среди с високи температури, което създава предизвикателства по отношение на надеждността и ефективността.

SiC trench MOSFET транзисторите трябва да предпазват оксидния слой на гейта от високи електрични полета. Въпреки това, досега не беше ясно установена зависимостта между устойчивостта на UIS и съпротивлението на заземяване на структурата за защита от електрично поле, което затрудняваше едновременното постигане на висока надеждност на гейтовия оксид и ниско съпротивление. Освен това, въпреки че SiC SBD диодите могат да работят при по-високи температури в сравнение с конвенционалните Si SBD, те трябва да се справят с увеличеното съпротивление при по-високи температури.

Подобряване на UIS устойчивостта при SiC trench MOSFET

Toshiba потвърждава, че оформянето на защитен слой, наречен Bottom p-well, в U-образния канал на SiC MOSFET транзисторите и целенасоченото намаляване на т. нар. заземително (grounding) съпротивление на този слой води до подобряване на UIS устойчивостта. Това разяснява досега неясната връзка между UIS устойчивостта и заземителното съпротивление на защитата от електричното поле. Прототипните SiC trench MOSFET транзистори, разработени от Toshiba, постигат приблизително 20% по-ниско съпротивление в режим на проводимост в сравнение с конвенционалните планарни SiC MOSFET транзистори.

Подобряване на характеристиките на SiC SJ-SBD

Разработените от Toshiba SiC Шотки диоди намаляват съпротивлението в дрейфовия (drift) слой чрез полупроводникови стълбове, ограничаващи нарастването на съпротивлението при високи температури. При сравнение на промяната в съпротивлението в режим на проводимост на конвенционалните SiC SBD и на SiC SJ-SBD диодите при различни температури се потвърждава по-ниското съпротивление на SJ вариантите, особено при повишени температури. Разработените 650V SiC SJ-SBD постигат приблизително 35% по-ниско on-съпротивление при температура 175°C (448,15 K) в сравнение с конвенционалните SiC Шотки диоди.

Тези две технологии допълнително намаляват загубите в SiC trench MOSFET и SiC SBD, подобрявайки надеждността и ефективността на компонентите, предназначени за модерни приложения с високоефективно преобразуване на електроенергия, посочват от Toshiba и допълват, че компанията ще продължи да работи по усъвършенстването им с цел бърза практическа реализация.

Ключови думи: Toshiba   SiC   MOSFET   транзистори  

Област: Електроника