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2019.01.10 Si 파워 디바이스

MOSFET란? – 고속 trr SJ-MOSFET : PrestoMOS™

Si 트랜지스터란?

지난번에는 SJ-MOSFET 라인업에서, 표준 AN 시리즈와 Low Noise EN 시리즈, 그리고 고속 KN 시리즈를 예로 들어 SJ-MOSFET의 특징에 대해 설명했습니다. 이번에는, SJ-MOSFET의 trr을 한층 더 고속화 한 PrestoMOS™의 2가지 시리즈를 예로, trr의 고속화에 따른 메리트에 대해 설명하겠습니다.

고속 trr SJ-MOSFET : PrestoMOS FN 시리즈

PrestoMOS는, SJ-MOSFET의 특징인 고내압, 낮은 ON 저항, 낮은 게이트 총 전하량과 더불어, 내부 다이오드의 역회복 시간 trr의 고속화를 한층 더 실현한 로옴의 SJ-MOSFET입니다. PrestoMOS의 FN 시리즈는, 표준 타입의 AN 시리즈 대비 trr을 약 1/5로 고속화하였으며, 동시에 역회복 전류 Irr도 약 1/3로 저감하였습니다. 이러한 특성 향상에 따라, 스위칭 손실을 저감할 수 있습니다. 참고로 PrestoMOS의 Presto란, 음악 용어에서의 속도 표어 중 하나로 「매우 빠르게」라는 의미입니다.

trr의 고속화를 실현한 FN 시리즈를 개발한 것은, 인버터 회로 및 모터 드라이버 회로의 손실 저감과 외장 다이오드를 사용하지 않음으로써 부품수 삭감 및 회로 규모 소형화를 추진하기 위함입니다. 일반적으로 이러한 회로는 MOSFET 또는 IGBT와 다이오드를 조합하여 구성합니다. 다이오드를 조합하는 이유는, MOSFET나 IGBT의 내부 다이오드 trr 간에 발생하는 전류 손실을 억제하기 위함입니다. 통상적으로는 2개의 외장 패스트 리커버리 다이오드 (이하 FRD)가 필요합니다.

전류 경로의 관점에서, 외장 FRD는 필요없지만 MOSFET 내부의 다이오드는 trr이 그다지 빠르지 않아, 그 사이의 역전류 Irr이 큰 손실이 됩니다. 이러한 Irr의 차단과 인버터 회로 등의 회생 전류의 고속 경로를 확보하기 위해 2개의 FRD가 필요합니다.

이처럼, FRD를 필요로 하여 부품수가 늘어나는 것은 물론이며, MOSFET ON 시 드레인 전류 (Id) 경로에 FRD를 추가하는 것이 손실로 이어지게 됩니다.

PrestoMOS는 내부 다이오드 trr의 고속화를 실현함으로써, 2개의 FRD를 사용하지 않아도 최소한의 손실로 회로 동작을 실현할 수 있습니다. 이에 따라, 손실이 저감되어 소형화 및 고효율화가 가능합니다.

하기는, 일반적인 파워 컨디셔너 (인버터) 회로와 모터 드라이버 회로의 파워단의 도식과 손실 비교 데이터입니다.

파워 컨디셔너 회로는, PrestoMOS를 사용한 경우와 기존의 MOSFET와 FRD를 조합한 경우의 손실을 비교하였습니다. FRD보다 VF가 낮은 만큼 회생 손실이 저감되었습니다.

모터 드라이버 회로의 예에서는, IGBT에 비해 ID가 낮은 영역에서 VCE (MOSFET는 VDS)가 낮아, 그 영역에서의 손실이 작아집니다. 가전을 대상으로 한 경우, MOSFET가 우위인 영역에서의 사용이 지배적이므로 소비전력의 삭감을 기대할 수 있습니다.

ON 저항과 게이트 용량을 한층 더 저감한 PrestoMOS MN 시리즈

trr의 고속화를 실현한 FN 시리즈의 ON 저항과 게이트 총 전하량을 더욱 저감시킨 것이 MN 시리즈입니다. 하기의 그래프에서 알 수 있듯이, A · Ron은 32%, Ron · Qg는 59% 저감되었습니다. 이 시리즈는, 인버터 회로 등의 한차원 더 높은 효율 개선을 목표로 개발하였습니다.

MN 시리즈에 관한 기술 정보 페이지를 하기에 링크하였으니, 참고하여 주십시오.

【고속 trr Low Ron SJ-MOSFET PrestoMOS : MN 시리즈】

키 포인트

・PrestoMOS는 SJ-MOSFET의 고내압, 낮은 ON 저항, 낮은 게이트 총 전하량이라는 특징과 더불어, 내부 다이오드의 역회복 시간 trr의 고속화를 실현한 로옴의 SJ-MOSFET이다.

・내부 다이오드 trr의 고속화로, 인버터 및 모터 드라이버 회로의 고효율화와 소형화가 가능하다.

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