Архив
Главная » Архив » 2010 » №12 » Новые MOSFETs: нет лавинному пробою

Новые MOSFETs: нет лавинному пробою

Рубрика: STMicroelectronics
Статьи по схожей тематике: MOSFET, STMicroelectronics, Транзисторы
Юрий Захаров (КОМПЭЛ)
Новые низковольтные MOSFET-транзисторы линейки STripFET VI DeepGATE от STMicroelectronics производятся по технологии с глубинным затвором. Это привело к снижению сопротивления открытого канала на 10...15% и повышению устойчивости к лавинному пробою.

Крупнейший европейский производитель полупроводниковой техники STMicroelectronics является и одним из ведущих мировых поставщиков силовых транзисторов MOSFET. Тем не менее, на российском рынке известность компании в этом секторе - явно меньше, чем она того заслуживает. В данный момент ST активно развивает силовое направление: расширяется номенклатура товаров, используются новые высокотехнологичные решения при разработке топологий кристаллов, что ведет к улучшению характеристик.

Семейства низковольтных транзисторов от ST имеют общее название STripFET и отличаются индексом, который соответствует порядковому номеру поколения технологии (рисунок 1).

 

Развитие технологии STripFET

 

Рис. 1. Развитие технологии STripFET

 

Технология STripFET III была представлена в 2005 году, по ней выполнены транзисторы серий «N...F3» и «N&NH». Транзисторы STripFET V серий «F5» и «H5» появились в 2008 году. В этом же году начали производиться транзисторы серии «F4», выполненные по технологии STripFET DeepGATE. В последующем эта технология была усовершенствована до STripFET VI DeepGATE - серии «F6» и «H6».

 

Иллюстрация преимуществ транзисторов с глубинным затвором

 

Рис. 2. Иллюстрация преимуществ транзисторов с глубинным затвором

Как правило, полевые транзисторы характеризуются тремя основными параметрами: сопротивление между стоком и истоком транзистора в открытом состоянии - RDson или RСИ, максимальное напряжение между стоком и истоком - BVDSS или UСИ, MAX и полный заряд затвора, требуемый для переключения транзистора - QG.

Основные характеристики транзисторов, выполненных по технологии STripFET III, представлены в таблице 1. На месте символа «х» в таблицах 1, 2, 3 и 5 подставляется буквенное обозначение типа корпуса (см. рисунок 3).

 

 

Рис. 3. Система обозначений транзисторов STMicroelectronics

 

Таблица 1. Номенклатура транзисторов STripFET III 

Наименование Статус Uси, max, В Iс, max, А Rси, мОм Полный заряд затвора, нКл Pс, max, Вт Корпус
Серия «N&NH»
STV300NH02L Серия 24 300 1 109,4 300 PowerSO 10
STB300NH02L Серия 24 120 2,2 – 300 D2PAK
STB230NH03L Серия 30 120 3 80 300 D2PAK
STS9D8NH3LL Серия 30 8 2,5 7 2 SO8
Серия «N…F3»
STx100N3LF3 Серия 30 80 5,5 20 110 DPAK
STx200N4F3 Серия 40 120 4,4 75 300 D2PAK/TO 220
STx270N4F3 Серия 40 160/120/270 2,5/2,9/1,5 110 330 D2PAK/I2PAK/PowerSO 10
STx95N4LF3 Серия 40 80 6 50 110 DPAK
STx90N4F3 Серия 40 80 6,5 40 110 DPAK/TO 220/IPAK/I2PAK
STx95N4F3 Серия 40 80 6,5 40 110 DPAK/TO 220
STx190N55LF3 Серия 55 120 3,7 60 312 TO 220
STx250N55F3 Серия 55 250 2,2 100 300 PowerSO 10
STx180N55F3 Серия 55 120 3,5/3,8 105 315 D2PAK/TO 220
STx185N55F3 Серия 55 120 3,8 110 315 D2PAK/TO 220
STx60N55F3 Серия 55 65 8,5 33,5 110 D2PAK/DPAK/TO 220/IPAK
STx65N55F3 Серия 55 65 10,5 33,5 110 DPAK
STx65N55LF3 Образцы 55 65 8,5 33,5 110 DPAK
STx200N6F3 Серия 60 120 3,6/3,9/3,9 100 330 D2PAK/I2PAK/TO 220
STx85N6F3 Серия 60 19 5,7 60 4 VFDFPN8
STx160N75F3 Серия 75 85/120 3,7/4 110/85 315 D2PAK/TO 220/TO 247
STx240N75F3 Серия 75 240 2,6 100 300 PowerSO 10
STx180N10F3 Образцы 100 – – – – TO 220
STx5N15F3 Серия 150 4,50 57 35 – SO8
STx25N15F3 Серия 150 25 57 35 – VFDFPN8
STx70N6F3 Анонс – – 10,5 35 110 DPAK

Транзисторы STripFET V стали следующей ступенью развития технологии STripFET. По сравнению с предыдущим поколением STripFET V имеет следующие усовершенствования:

  • Снижено сопротивление слоя металла благодаря увеличению его толщины,
  • Улучшена структура затвора,
  • Использован вертикальный контакт m-trench

Эти улучшения привели к снижению сопротивления канала и уменьшению полного заряда затвора. Так, например, применение технологии вертикального контакта m-trench снижает сопротивление открытого канала в среднем на 10...15%.

Таблица 2. Номенклатура транзисторов STripFET V  
Наименование Статус Uси, max, В Iс, max, А Rси, мОм Полный заряд затвора, нКл Pс, max, Вт Корпус
Серия «F5»
STD55N4F5 Серия 40 55 8,5 30 60 DPAK
STL140N4LLF5 Серия 40 140 2,7 45 – VFDFPN8
STL15DN4F5 Серия 40 15 0,9 25 – VFDFPN8
STL70N4LLF5 Серия 40 18 0,9 13 – VFDFPN8
STS15N4LLF5 Серия 40 15 6,7 12,9 – SO8
Серия «H5»
STD86N3LH5 Серия 30 80 5 14 70 DPAK
STL150N3LLH5 Серия 30 34 2 42 80 VFDFPN8
STL65N3LLH5 Серия 30 19 5,8 12 60 VFDFPN8
STL9N3LLH5 Серия 30 – 5,4 12 50 VFQFPN Power Flat 8L 3,3x3,3
STS10DN3LH5 Серия 30 10 21 4,6 2,5 SO8
STS10N3LH5 Серия 30 10 21 4,6 2,5 SO8
STS11N3LLH5 Серия 30 11 14 5 – SO8
STS14N3LLH5 Серия 30 14 7 – – SO8
STS8DN3LLH5 Серия 30 10 19 5,4 2,7 SO8
STx27N3LH5 Серия 30 27 19 4,6 30/45/30 DPAK/TO 220/IPAK
STx40N2LH5 Серия 25 40 12 8 35 DPAK/IPAK
STx60N3LH5 Серия 30 48 8 – 60 DPAK/TO 220/IPAK
STx70N2LH5 Серия 25 48 10 8 60 DPAK/IPAK
STx85N3LH5 Серия 30 80 5,4 14 70 DPAK/TO 220/IPAK
STx95N2LH5 Серия 25 80 6 13,4/25/13,4 70 DPAK/TO 220/IPAK
STD35N3LH5 Анонс – – 16 6 35 DPAK
STL60N3LLH5 Анонс – – – – – VFDFPN8
STL75N3LL2H5 Анонс – 75 6,1 – – VFDFPN8
STS12N3LLH5 Анонс – – 7,3 8 2,7 SO8

Отличительной особенностью последнего на данный момент поколения низковольтных транзисторов ST является использование глубинного затвора. Данная технология, названная «DeepGATE», позволяет решить проблему паразитных транзисторов, повысить устойчивость кристалла к лавинному пробою и повысить плотность структуры кристалла.

Сопротивление открытого канала RDSon транзистора с глубинным затвором уменьшается за счет исключения сопротивления паразитного транзистора - RJFET (см. рисунок 2).

В таблице 3 представлены транзисторы компании STMicroelectronics, изготовленные с применением технологии STripFET VI DeepGATE.

Таблица 3. Номенклатура транзисторов STripFET VI DeepGATE

 

Наименование Статус Uси, max, В Iс, max, А Rси, мОм Полный
заряд
затвора, нКл
Pс, max, Вт Корпус
Серия «H6»
STL11N3LLH6 Анонс 30 11 7,5 17 – VFQFPN Power Flat 8L 3.3x3.3
STL17N3LLH6 Серия 30 17 3,6 15 50 VFDFPN8
STL80N3LLH6 Анонс 30 – 5 17 60 VFDFPN8
STL90N3LLH6 Серия 30 24 4 15 60 VFDFPN8
STS20N3LLH6 Серия 30 20 4 15 2,7 SO8
STS30N3LLH6 Серия 30 30 2 – 2,7 SO8
STx155N3LH6 Анонс – 80 3 – –/110 D2PAK/DPAK
STx95N3LLH6 Серия 30 80 4,2 24,5 70 D2PAK/DPAK/TO 220 IPAK
STx150N3LLH6 Серия 30 80/150/–/80 2,8/2/–/3,3 29 110/80/–/110 DPAK/VFDFPN8/TO 220/IPAK
STx75N3LLH6 Серия 30 75,00 5,90 17 – DPAK/IPAK
Серия «F6»
STx120N4LF6 Анонс 40 80 4 80 110 D2PAK/DPAK
STI300N4F6 Анонс 40 160 2 200 300 I2PAK
STD44N4LF6 Анонс 40 44 12,5 22 50 TO 252 DPAK
STx120N4F6 Серия 40 80 4 80 110 D2PAK/DPAK/TO 220
STP260N6F6 Анонс 60 120 3 150 300 TO 220

Из таблиц, приведенных выше, видно, что структуры с глубинным затвором обеспечивают значительное преимущество в сопротивлении канала, а топологии с планарным затвором имеют меньшую емкость затвора и больше подходят для работы в импульсном режиме.

С развитием технологии изготовления MOSFET-транзисторов производители стремятся к снижению удельного сопротивления открытого канала, повышению удельной мощности и улучшению комплексного показателя потерь, учитывающего как сопротивление канала, так и затраты на переключение транзистора.

Изменение основных параметров транзисторов по мере развития технологии STripFET показано в таблице 4.

Таблица 4. Эволюция технологии STripFET  
Параметры STripFET III STripFET V STripFET VI
Uси, max >30 >30 >30
Плотность кристалла 1 +93% +130%
Удельное сопротивление канала при Uзи=10 В 1 -47% -72%
Удельное сопротивление канала при Uзи=4,5 В 1 -50% -67%
Комплексный показатель потерь (Rси x Qg) 1 -56% -60%

P-канальные транзисторы STMicroelectronics изготавливаются по технологиям STripFET и STripFET II и имеют максимальное напряжение пробоя 60 В. Эти транзисторы применяются в защитах от инверсного включения элементов питания, в мостовых схемах управления двигателями постоянного тока, схемах верхнего ключа и др.

Система обозначений транзисторов STMicroelectronics представлена на рисунке 3.

 

Заключение

Транзисторы STMicroelectronics семейства STripFET сочетают в себе высокую проводимость открытого канала, низкую емкость заряда затвора и широкую номенклатуру используемых корпусов. Это отвечает современным требованиям к транзисторам, используемым при разработке высокоэффективных DC/DC-преобразователей, элементов контроля электроприводов и систем управления питанием.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: [email protected]