超结Mdmesh
传统的平面架构
首个采用平面工艺的功率MOSFET器件于上世纪70年代问世。制造平面MOSFET的过程涉及多种工艺,并需要利用多种氧化物、杂质和抗蚀剂方可获得最终产品。
平面制造步骤:
- 在晶圆上喷涂氧化膜
- 在晶圆表面添加p层掺杂剂,并通过热处理将其扩散到晶圆中
- 应用抗蚀剂
- 在晶圆表面添加n+掺杂剂,并通过热处理将其扩散到晶圆中
- 清除掉抗蚀剂
平面架构中的导通电阻限制
在传统的高压平面MOSFET中,阻断电压或漏源击穿电压 (V(BR)DSS) 是一个有关厚度和掺杂的函数。阻断电压与漏源导通电阻 (RDS(on)) 之间存在直接关系,并且存在RDS(on)无法超越的物理下限。
施加电压后,耗尽区或漂移层会发生扩展,从而产生漏源电压。漂移层中的掺杂浓度无法提高,因此高压MOSFET需要利用相对较厚的漂移层来获得较高的RDS(on)。传统高压平面MOSFET的阻断电压与导通电阻之间的关系可表示为:
V(BR)DSS2.5∞RDS(on)
超结架构
超结MOSFET可在晶圆中蚀刻出深而窄的沟槽,因而能够突破平面设计的限制。该架构可显著抑制耗尽区的扩大,因而能够有效提升掺杂浓度并降低RDS(on)。
麦克斯韦方程表明电场的斜率等于电荷密度r除以介电常数e:
电压V是E的积分,也可表示为E曲线下的阴影面积为y的函数。比较这两个图后我们发现,p型柱的引入明显改变了电场分布,并使关闭状态下可以维持的电压升高。因此在给定电压的情况下,可降低漏极电阻率,从而降低导通电阻。
意法半导体的MDmesh超结技术
标志性的MDmesh MOSFET产品线代表了垂直结构和水平布局领域二十年的协同发展成果,并确保了各种功能(包括关键的RDS(on) x面积)的市场领先地位。
早期的MDmesh MOSFET系列产品采用了十分成熟的标志性技术,并将其全面应用于各种极具成本竞争力的器件。而最近推出的系列产品则可在特定的工作条件、电路拓扑和电压范围下实现性能和效率的显著提升。例如,MDmesh M6系列在谐振转换器方面的性能要优于先前的MDmesh M2系列。
超结快速恢复功率MOSFET
如今,MDmesh晶体管的发展为越来越多的功率转换应用带来了持续性的改进。其中的一项成果是通过引入铂离子注入等寿命控制技术,来提高集成体二极管的性能。反向恢复时间、反向恢复电荷和dV/dt(DM系列)等方面的改进为桥式和大功率相移电路带来了明显的应用优势。
最先进的MDmesh
为了打造出更加紧凑的市售解决方案,我们将以更高的功率密度为目标继续研发MDmesh技术。最新版本的意法半导体超结技术非常适合用于高功率密度系统中的硬开关和谐振拓扑。
这个新推出的MDmesh M9系列具有以下特点:
- 出色的RDS(on) x面积
- 明显提升了硬开关和软开关相关性能
- DM9快速二极管嵌入式版本
- 更高的功率和效率
- 更高的功率密度
- 改善了系统稳健性
- 电气参数更加出色
2022年7月最新推出的超高压系列为同类产品树立了全新的效能标杆。
这个新推出的MDmesh K6系列具有以下特点:
- 出色的RDS(on) x面积
- 更高的功率密度
- 更低的阈值电压
- 更低的总栅极电荷Qg
开发满足当前和未来需求的应用
超结MDmesh的开发工作应该以特定应用中的性能标准以及市场对提升功率密度的明确需求为指导原则。
电信服务器
超结MDmesh的开发工作应该以特定应用中的性能标准以及市场对提升功率密度的明确需求为指导原则。
汽车
为了满足电动汽车应用的要求,我们正在按照严格的汽车质量标准对HV MDmesh功率MOSFET进行优化,优化对象包括车载充电器、HV-LV DC-DC转换器以及辅助电源等。
电信服务器
MDmesh研发人员能够开发出更加紧凑高效的电源、超强的大批量生产能力以及具有成本竞争力的性能,以此为缩减电信服务器和5G基站的尺寸提供支持。
太阳能逆变器
太阳能逆变器过去通常需要将大功率系统与额定电流较高的开关搭配使用。而目前分布式网络的趋势是为单个面板配备微型逆变器,该趋势有效推动了为高度紧凑型封装中的谐振拓扑量身定制MDmesh产品。