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2018.11.22 Si 파워 디바이스

MOSFET란? – 고내압 Super Junction MOSFET의 종류와 특징

Si 트랜지스터란?

앞에서 최근의 주요 파워 트랜지스터인 Si-MOSFET, IGBT, SiC-MOSFET의 포지션에 대해 알아보았습니다. 또한, 최근 고내압 Si-MOSFET를 대표하는 Super Junction MOSFET (이하 SJ-MOSFET)의 개요에 대해 설명하였습니다. 이번에는 SJ-MOSFET의 구체적인 예로서, 로옴의 라인업과 그 특징에 대해 설명하겠습니다.

SJ-MOSFET의 종류

로옴의 SJ-MOSFET는 노이즈, ON 저항, 고속성, 그리고 독자적인 구조 등에 따라 종류가 나누어져 있습니다. 먼저 어떤 식으로 분류되어 있는지 하기 그림을 통해 알아보겠습니다.

위 그림은, 표준 타입의 AN 시리즈로부터의 전개를 보여주고 있습니다. 예를 들어, AN 시리즈를 더욱 낮은 노이즈로 한 것이 EN 시리즈이며, 이를 고속한 것이 KN 시리즈입니다.

본 페이지에서는, 표준 타입과 고속 타입의 개발 배경과 특징에 대해 설명하고자 합니다.

표준 SJ-MOSFET : AN 시리즈

AN 시리즈는, 드레인-소스 간 ON 저항 RDS(on)과 게이트 총 전하량 Qg를 Planar MOSFET 대비 대폭적으로 저감하는 것을 목적으로, 가장 먼저 개발된 SJ-MOSFET입니다. Planar MOSFET에 비해, RDS(on)을 50%, Qg를 40% 삭감하였습니다. 특성 면에서는 표준적인 포지션에 해당합니다.


Low Noise SJ-MOSFET : EN 시리즈

SJ-MOSFET는 ON 저항이 낮고, 스위칭 속도가 빠른 것이 특징이지만, 그 고속성 때문에 Planar 타입에 비해 노이즈가 크다는 과제가 있었습니다. 이러한 과제를 개선한 것이 EN 시리즈입니다. Planar 타입의 낮은 노이즈 특성과 SJ-MOSFET의 저 ON 저항 특성을 조합한 타입으로, Planar 타입의 저 ON 저항 대체품에 해당합니다.

하기의 노이즈 비교 그래프는 표준 타입의 AN 시리즈 및 타사의 SJ-MOSFET와 비교한 것입니다. 빨간색으로 표시된 EN 시리즈가 더 낮은 노이즈를 실현한 것을 알 수 있습니다. 또한, ON 저항의 비교에서도 Planar 타입 대비 80%, AN 시리즈 대비 15%의 저감을 실현하였습니다.

고속 SJ-MOSFET : KN 시리즈

KN 시리즈는, EN 시리즈의 낮은 노이즈 특성을 유지하면서 고속화를 실현한 SJ-MOSFET입니다. 게이트 저항 Rg와 게이트-드레인 간 전하량 Qgd를 저감함으로써, 스위칭 성능을 향상시켰습니다. 스위칭의 고속화에 따른 스위칭 손실 저감으로, 효율 향상이 가능합니다.

참고로, 본 3가지 시리즈에 관한 기술 정보 페이지를 하기에 링크하였습니다. 본 페이지에서 각 시리즈의 특징을 기재하였지만, 이해도를 더욱 높이기 위해서는 데이터 시트의 규격치 및 특성 그래프를 보는 것이 도움이 될 것입니다.

다음에는, 나머지 2종류, PrestoMOSTM 고속 trr SJ-MOSFET와 Hybrid MOS에 대해 설명하겠습니다.

키 포인트

・SJ-MOSFET는 특성에 따라 종류가 분류된다.

・SJ-MOSFET는 Planar MOSFET에 비해 기본적으로 저 ON 저항이며 고속이지만, Low Noise화, 저 ON 저항화, 고속화가 한층 더 추진되고 있다.

실리콘 파워 디바이스의 특징을 활용한 어플리케이션 사례