绿色电源需求攀升 高性能功率器件看俏

日前，电子发烧友网携手飞兆半导体等业界五大知名厂商，成功举办“2013电源管理技术研讨会”，200多位技术研发工程师积极参与，同行业领 袖和技术专家围绕绿色电源系统解决方案、电源设计软件工具、电源电路保护、平板、手机散热以及电源测试展开互动讨论，共同探讨技术发展和产业前景。

　　会上，飞兆半导体技术行销部高级工程师闵江威先生发表精彩演讲，详细介绍了飞兆半导体绿色电源系统解决方案，包括分立式解决方案--高性能IGBT、超级结MOSFET和新型碳化硅晶体管解决方案，与会观众收获颇多。

　　图1：飞兆半导体技术行销部高级工程师闵江威先生

　 　在节能和绿色的大趋势下、在各机构和政府制定的规范推动下，电源和电子设备必须遵守强制性能效规范，以及智能便携设备小型化多功能的发展趋势，要求电源 与电源管理必须提高电源效率、降低待机功耗、改善功率因数、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、智能化、安全和低成本。电源制造商、半导体制造商均 积极开发能够提高效率的新型解决方案。

　　飞兆半导体MOSFET技术开发工程师Jaegil Lee先生表示，由于增加了便携式设备的使用，在目前的电力系统中，对于电信网络基础建设（3G / LTE & LTE-A通讯网络）和云系统的各种需求正成为核心议题。因此，针对电信基础建设和计算包括云系统，对于能够满足来自电源管理应用各种要求的半导体产品和 电子产品需求也已增加。尤其在大中华区，华为（Huawei）、中兴（ZTE）和联想（Lenovo）专注于电信和计算电源业务。

　　为了满足此市场中对更高功率等级、效率、功率密度等要求，半导体供应商正致力于为市场提供采用小型化封装的高开关速度、大电流、低RDS（ON）的SJ/MV MOS， IGBT器件。

　　而且，来自目前材料（例如，硅）的上述既有器件的局限性可以通过下一代宽带隙半导体产品，比如SiC和GaN开关来克服，它们将会在不久的将来应用于这个市场中。

　　图2：飞兆半导体MOSFET技术开发工程师Jaegil Lee先生

　　以高性能IGBT、MOSFET解决功率管理的挑战

　 　功率管理的发展重心将逐渐集中在能效方面。飞兆半导体的高能效解决方案在应对当前功率管理挑战方面扮演着关键的角色。飞兆半导体推出的场截止IGBT具 备高电流能力、低传导损耗和低开关损耗、易于并联运行的正温度系数、最大结温： Tj=175℃ 、良好的一致性、更大的SOA（安全工作区）等优势，能够在高频应用中满足低能量损耗的要求。

　　飞兆半导体MOSFET技术开发工程师 Jaegil Lee先生表示，我们相信飞兆的600V平面型场截止 （Field Stop Planar） IGBT是能够用来满足客户需求的最好产品之一。对于高频应用中的低能量损耗要求，飞兆的600 V平面型场截止（Field Stop Planar） IGBT为客户提供了解决方案。为继续满足客户对于高功率密度的期望，并兼容各种市场应用，飞兆在2012年推出了650 V沟槽型场截止（Field Stop Trench） IGBT。其目标应用为工作在中频开关频率上的不间断电源（uninterruptable power supply，UPS）和电焊机应用。650 V沟槽型场截止（Field Stop Trench） IGBT拥有非常严格的关键参数控制，并通过加固设计来来保证短路特性来满足目标应用。

　　飞兆650 V沟槽型场截止（Field Stop Trench） IGBT会继续在高频应用中降低能量损耗和降低EMI等级等方面发展。

　　超级结MOSFET

　 　飞兆半导体充分利用其高端工艺和前沿封装技术，不断推出高性能半导体产品，积极应对功率管理挑战，以优化电源、便携式、照明、电机、计算以及消费应用产 品的能效。飞兆推出的超级结MOSFET，采用先进制造工艺降低EPI电阻，解决了HV MOSFET中RDS（ON）的主要影响因素。超级结MOSFET技术能够有效隔离导电区域与电压阻断区域，在导通状态下，重掺杂外延区域可确保导通电阻 足够低；在关断状态下，夹断导电区域，充当电压持续层，可谓是突破硅限制的超级MOSFET。超级结MOSFET优势明显，在较低的输出电容（Eoss） 可获得轻载条件下较高的效率；较高的体二极管耐用性和较小的反向恢复电荷（Qrr）能为谐振转换器提供更可靠的系统。

　　飞兆半导体 MOSFET技术开发工程师Jaegil Lee先生表示，在超级节（Super-junction）结构中，通过增加N-epi掺杂浓度可以实现较低电阻而不牺牲击穿电压，因为在表面p- well下增加了p-pillar。这对于既有的平面MOSFET来说是不可能的，因为掺杂浓度的增加会降低击穿电压。

　　飞兆的超级节产品（SuperFET® MOSFET， SupreMOS® MOSFET）采用控制良好的工艺来制造。因此，在保持稳定的工艺、保持高性能和高品质的同时获得具有较低RDS（ON） 和导通状态电阻的产品。

　　SupreMOS MOSFET是第一个商业应用的超级节产品之一，它使用了基于飞兆先进工艺成功推出的沟道技术。相比竞争产品，SuperFET MOSFET具有高的dv/dt强度。

　　创新技术--高性能功率晶体管 SiC BJT

　 　为了实现更高的功率密度，满足严格的能效规则和系统正常运行时间要求，工业和电力电子设计人员正在挑战他们自己，以便在他们的设计中降低功率损耗并改进 可靠性。然而，这些在比如可再生能源、工业电机驱动、高密度电源、汽车和高温工业钻探等应用设计中的努力会使他们的设计复杂化并导致整体系统成本更高。为 了帮助设计师满足这些挑战，在创新的高性能功率晶体管技术方面，随着可理想适用于功率转换系统的碳化硅（silicon carbide，SiC）技术解决方案的推出，飞兆半导体扩大了它的领导地位。

　　通过在它的产品组合中推出基于SiC的产品，飞兆在创新 的、高性能功率晶体管技术方面加强了它的产品领导力。在飞兆的SiC产品组合中，第一个推出的产品系列是先进的SiC双极结型晶体管（bipolar junction transistors，BJT），可提供高效、大电流密度、稳健性、和高温工作的能力。通过采用格外有效的晶体管，飞兆的SiC BJT实现了更高的开关频率，因为其具有更低的导通和开关损耗（范围从30 - 50%），在相同的系统外形尺寸下提供了多达40%的更高输出功率。

　　这些稳健的BJT使用了更小的电感、电容和散热器，能够降低总体系统成本达20%。由于具备更高效率和卓越的短路能力和反向偏压安全工作区域，在优化大功率变换应用的电源管理中，这些行业领先的SiC BJT将起到至关重要的作用。