|
Тенденции развития MOS-транзисторов
Philips Semiconductors
В мире электронных компонентов с каждым годом растет плотность энергии и уменьшается размер корпусов силовых ключей. Общая тенденция условно показана на рис.1. В чем преимущество транзистора с низким сопротивлением канала? Прежде всего — в уменьшении потерь энергии на активном элементе и как следствие — в снижении требований по рассеиванию тепла, выделяемому на корпусе прибора. Качественно новый уровень параметров и снижение цены силовых элементов дает возможность широко применять их в автомобилестроении, в системах управления производственным процессом, медицинской технике, системах обеспечения безопасности и т.д. Широкое распространение приборов с батарейным питанием делает актуальной проблему уменьшения потерь на силовом ключе с целью увеличения срока службы батареи в переносном приборе.
В автомобильных системах управления двигателем, электроусилителе руля, системе кондиционирования воздуха, антиблокировочной системе, системе управления топливным насосом и водяной помпе необходимы сильноточные ключи.
Компания Philips Semiconductors освоила выпуск различных семейств транзисторов с подобными свойствами. Мы уже рассказывали об одном из таких семейств в статье «Новая серия ключей PIP3XXX фирмы Philips Semiconductors » («КиТ » № 7''2002). Компания Philips не остановилась на достигнутом и выпустила новое семейство TrenchMOS HPA (High Performance Automotive), позволяющее получить типовое сопротивление канала 3,4 мОм. Полосковая структура этой технологии повышает надежность и позволяет уменьшить емкостное сопротивление. Технология оптимизирована для использования в приложениях с большими значениями протекающих токов. Представители этой серии полностью соответствуют высоким требованиям автомобилестроения. Устройства выпускаются для всех видов автомобильных напряжений: 30, 40, 55, 75 и 100 В. Компоненты соответствуют стандарту автомобильной электроники AEC Q101 (европейский стандарт, описывающий дискретные полупроводники для применения в автомобилестроении). В семейство HPA входит более 60 ключей. Подробную техническую информацию можно найти в Интернете по адресу http://www.gamma.spb.ru/cgi-bin/product.php? ProdID=123.
Система обозначений транзисторов HPA Trench-MOS представлена на рис.2.
Самые популярные ключи серии BUKXXXX представлены в таблице 1.
Таблица 1.Популярные ключи серии BUKXXXX
| Транзистор |
Сопротивление канала Rds, мОм |
Макс.ток в канале Id, А |
Напряжение сток – исток Vds, В |
Корпус |
| BUK7C06-40AITE |
5,3 |
155 |
40 |
D2PAK |
| BUK7C06-40AITE |
8,8 |
114 |
75 |
D2PAK |
| BUK7907-55ATE |
5,8 |
140 |
55 |
SOT263B |
| BUK7506-75B |
5,6 |
159 |
75 |
TO-220AB |
| BUK9875-100A |
75 |
7 |
100 |
SOT223 |
Семейство HPA производится по «канальной » технологии третьего поколения Trench3. В ближайшем будущем планируется переход на технологию Trench4. Новый технологический процесс позволит получить транзисторы с типичным сопротивлением канала менее 2,9 мОм. В таблице 2 сравниваются технологии производства транзисторов компании Philips.
Таблица 2.Технологии производства транзисторов Philips
| Технология |
LVMOS |
Trench1 |
Trench2 GPA |
Trench3 HPA |
Trench4 |
| Размер канала, мкм |
20 |
11 |
9 |
4 |
2 |
| Плотность ячеек, млн шт/см 2 |
0,25 |
0,96 |
1,42 |
7,13 |
28,53 |
| Типичное сопротивление, мОм (55 В, SOT78/404) |
13 |
6,5 |
5,1 |
3,4 |
2,9 |
| Техническая информация, URL |
http://www.gamma.spb.ru/cgi bin/product.php? ProdID=123 |
Специально для применения в автомобилестроении компания Philips разработала новое семейство транзисторов TrenchPLUS с дополнительными функциями защиты. Из этого семейства легко выбрать оптимальный вариант транзистора с различным набором функций: защитой от превышения тока и напряжения, датчиком температуры, защитой от электростатического разряда или дополнительным выводом датчика тока.
Потенциальные преимущества новых кристаллов не будут раскрыты в полной мере при отсутствии прогресса в разработке соответствующих корпусов.
Увеличение токов вызывает необходимость в новых корпусах, способных выдержать подобные нагрузки. В то же время конструктивные наработки и опыт работы с существующим корпусом приводит к дилемме: выбрать новый корпус и переделать конструкцию или найти другое решение. Компания Philips нашла это решение, разработав усовершенствованные корпуса под те же самые посадочные места! Размеры самих корпусов не изменились. Корпуса TO-220/D 2PAK были рассчитаны на ток 75 А при площади полупроводникового кристалла 25 мм 2. Новые корпуса SOT696 и SOT426 (5)(см.рис.3) позволяют при тех же условиях выдерживать ток до 150 А:
- SOT696 — новая версия корпуса TO-220 (SOT78).
- SOT426(5)— новая версия корпуса D2PAK.
Образцы транзисторов в корпусе последнего типа доступны уже сейчас. К примеру, транзистор BUK7107-40ATC, выпускается в корпусе SOT426, характеризуется сопротивлением открытого канала 5,8 мОм, имеет встроенную защиту от превышения напряжения, от электростатического разряда и от перегрева.
Комбинация произведенных по технологии Trench3 транзисторов и новых корпусов дает разработчикам новые возможности для создания высокоэффективных и конкурентоспособных устройств в автомобилестроении, медицине и энергетике.
Владимир Захаров
|
