stripfet ii что это
Полевые транзисторы фирмы STMicroelectronics
В статье предпринята попытка сравнить характеристики MOSFET (полевых) транзисторов ведущих мировых производителей, таких как STMicroelectronics, Infineon, International Rectifier, Vishay, Toshiba и ON Semiconductor (Motorola).
Вначале хотелось бы познакомить читателей с обзором новых семейств MOSFET-транзисторов фирмы STMicroelectronics, без сомнения, если не лидирующей, то одной из фирм, обладающих наиболее передовыми разработками и технологиями в области силовой электроники.
MDmesh MOSFET
STMicroelectronics разработала новую MOSFET-технологию, значительно уменьшающую RDS ON (сопротивление сток√исток в открытом состоянии). Новая технология названа MDmesh (Multiple Drain mesh), потому что она основана на многочисленных вертикальных Р-структурах стока. Кроме очень низкого RDS ON, новая вертикальная структура кристалла обеспечивает превосходные dV/dt характеристики.
Рисунок 1. Структура кристалла MDmesh MOSFET
Такая структура кристалла также обеспечивает величину заряда затвора Qg на 40% ниже, чем у традиционных MOSFET, что повышает скорость переключения и снижает потери мощности на переключение. Низкая величина заряда затвора Qg да╦т возможность использовать меньшие и более экономичные затворные цепи.
Температурный коэффициент сопротивления кристалл√корпус Rjc не превышает 1,7╟С/W. Размер кристалла значительно уменьшился, что обеспечило превосходные тепловые характеристики. Для сравнения, 500-В STP12NM50 в корпусе ТО-220 с RDS ON = 0,35 Ом имеет кристалл, занимающий лишь 60% общей площади изделия. Такое низкое RDS ON в стандартной технологии MOSFET доступно только в корпусе ТО-247 с большим размером кристалла.
Эти преимущества могут быть реализованы в таких применениях, как источники вторичного электропитания средней мощности, где низкое RDS ON и улучшенные динамические характеристики могут увеличить КПД источников питания не менее, чем на 2%, и это позволит уменьшить теплоотвод до 40% при той же самой температуре нагрева.
Следует отметить, что сравнение проводилось не с традиционным стандартным MOSFET, а с быстрым MOSFET-прибором предыдущего поколения STMicroelectronics, имеющим неплохие динамические характеристики и низкую величину заряда затвора, по сравнению с IRFP450 (корпус ТО-247).
Z-серия MOSFET
STMicroelectronics представляет новое семейство MOSFET-транзисторов, которые содержат встроенный диод Зенера в затворной цепи. Это семейство высоковольтных транзисторов (от 700 до 900 В) полностью защищено от электростатического пробоя и выбросов напряжения в затворной цепи вследствие переходных процессов. Напряжение ограничения диода Зенера составляет около 25 В, что предохраняет затвор от перенапряжения. Диоды Зенера способны подавить выбросы напряжения до 140 В.
Рисунок 2. Синхронный понижающий преобразователь
| Device | VDSS, B | RDC (on), Om | ID, A | Package | PD, Bt |
| STP5NC70Z | 700 | 1,8 | 4,3 | TO-220 | 100 |
| STP7NC70Z | 700 | 1,38 | 6,0 | TO-220 | 125 |
| STP8NC70Z | 700 | 1,2 | 6,8 | TO-220 | 135 |
| STW10NC70Z | 700 | 0,35 | 10,3 | TO-247 | 190 |
| STP4NC80Z | 800 | 2,8 | 3,9 | TO-220 | 100 |
| STP6NC80Z | 800 | 1,8 | 5,4 | TO-220 | 125 |
| STP7NC80Z | 800 | 1,5 | 6,1 | TO-220 | 135 |
| STW9NC80Z | 800 | 0,9 | 9,4 | TO-247 | 190 |
| STP3NC90Z | 900 | 3,5 | 3,0 | TO-220 | 100 |
| STP5NC90Z | 900 | 2,5 | 4,6 | TO-220 | 125 |
| STP6NC90Z | 900 | 2 | 5,3 | TO-220 | 135 |
| STW8NC90Z | 900 | 1,38 | 7,6 | TO-247 | 190 |
STripFET
Рисунок 3. STripFET2 в корпусе PowerSO-10 в синхронных понижающих преобразователях
Технология STripFET получила сво╦ дальнейшее развитие в новом поколении транзисторов STripFET2, разработанном с помощью специального быстрого термического диффузионного процесса, в результате которого ширина полосы отдельной ячейки структуры кристалла была уменьшена. Это привело к дальнейшему уменьшению и RDS ON. Новые изделия идентифицируются буквами «NF», например, STP80NF10.
В частности, фирма STMicroelectronics разработала ряд низковольтных (20, 30 В) транзисторов в корпусе PowerSO-10 для применения в синхронных понижающих преобразователях. По величине RDS ON эти транзисторы не имеют аналогов среди других производителей, например, STV160NF02L (20 В, 0,0016 Ом, 160 А) и STV160NF03L (30 В, 0,0021 Ом, 160 А).
Транзисторы нового поколения STripFET2 также выпускаются в корпусах ТО-220, D2PAK, DPAK и SO-8. Они наиболее применимы для высокочастотных DC/DC-конверторов для десктопов, мобильных компьютеров и телекоммуникационного оборудования.
PowerMESH IGBT
STMicroelectronics также предлагает новое поколение IGBT-транзисторов (биполярных транзисторов с изолированным затвором), разработанных с применением технологии PowerMESH, с успехом используемой в MOSFET-транзисторах. Основные преимущества новых IGBT транзисторов: ниже UСE SAT (напряжение насыщения КЭ), выше IC (ток коллектора), больше скорость переключения. Семейство IGBT-транзисторов с низким UСE SAT можно идентифицировать по суффиксу «S» в наименовании, например, STGD7NB60S. Зависимость UСE SAT от IC приведена на рисунке. Это семейство IGBT-транзисторов применяется на частотах до 1 кГц для управления различными низкочастотными моторами.
Рисунок 4. Зависимость UСE SAT от IC для IGBT-транзисторов
Следующее семейство IGBT-транзисторов разработано специально для электронного зажигания в автомобилях. Это IGBT-транзисторы с логическим уровнем входного сигнала, полностью защищ╦нные от перенапряжений по входу и выходу диодами Зенера. Такие приборы как STGB10NB37LZ, STGB20NB37LZ (корпус D2PAK), STGP10NB37LZ и STGP20NB37LZ (корпус ТО-220) представляют собой лучший выбор для систем зажигания, базирующихся на IGBT-транзисторах.
Готовится к выпуску так называемый Smart IGBT VBG15NB37, представляющий собой мощный IGBT-транзистор, полностью защищ╦нный по току, температуре и от выбросов напряжения по входу и выходу, совмещ╦нный с драйвером, позволяющим осуществить прямое управление от микроконтроллера.
Блок-схема Smart IGBT изображена на рисунке.
Рисунок 5. Зависимость UСE SAT от IC для IGBT-транзисторов
Основные технические данные MOSFET-транзисторов ведущих производителей
В табл. 2 представлены основные технические характеристики MOSFET-транзисторов ведущих производителей: STMicroelectronics, Infineon, International Rectifier, Vishay, Toshiba и ON Semiconductor (Motorola) в наиболее распростран╦нных корпусах.
| Произво дитель | Наименование | Корпус | U DS, В | RDS ON 10 В, Oм | RDS ON 4,5 В, Oм | ID, A | Qg, нКл |
| STM | STP80PF55 | TO-220 | -55 | 0,02 | -80 | 180 | |
| INF | SPP80P06P | TO-220 | -60 | 0,23 | -80 | ||
| IR | IRF4905 | TO-220 | -55 | 0,02 | -64 | ||
| TOSH | 2SJ334 | TO-220 | -60 | 0,029 | -30 | ||
| VISH | SUP75P05-08 | TO-220 | -55 | 0,008 | -75 | 140 | |
| VISH | SUP65P06-20 | TO-220 | -60 | 0,02 | -65 | 85 | |
| STM | STV160NF02L | PSO-10 | 20 | 0,0016 | 0,0035 | 160 | 103 |
| IR | IRL3502 | TO-220 | 20 | 0,007 | 0,007 | 110 | |
| STM | STV160NF03L | PSO-10 | 30 | 0,0019 | 0,004 | 160 | 103 |
| STM | STP80NF03L-04 | TO-220 | 30 | 0,004 | 0,005 | 80 | 100 |
| STM | STP80NE03L-06 | TO-220 | 30 | 0,006 | 80 | 95 | |
| INF | SPP80N03L | TO-200 | 30 | 0,006 | 0,006 | 80 | |
| IR | IRL3803 | To-220 | 30 | 0,006 | 0,006 | 120 | |
| ONS | MTP1306 | TO-220 | 30 | 0,008 |   | 75 | |
| TOSH | 2SK3128 | TO-3P | 30 | 0,0095 | 60 | ||
| VISH | SUP75N03-04 | TO-220 | 30 | 0,004 | 75 | 200 | |
| VISH | SUP85N03-07P | TO-220 | 30 | 0,007 | 0,01 | 85 | 60 |
| VISH | SUP75N05-06 | TO-220 | 50 | 0,006 | 75 | 85 | |
| STM | STP80NF55-06 | TO-220 | 55 | 0,0065 | 80 | 190 | |
| STM | STP80NF55L-06 | TO-220 | 55 | 0,0065 | 0,008 | 80 | 97 |
| INF | BUZ111SL | TO-220 | 55 | 0,007 | 0,007 | 80 | |
| IR | IRF1405 | TO-220 | 55 | 0,005 | 133 | ||
| STM | STP80NE06-10 | TO-220 | 60 | 0,01 | 0,008 | 80 | 140 |
| STM | STP60NF06L | TO-220 | 60 | 0,014 | 0,016 | 60 | |
| IR | IRF1010N | TO-220 | 60 | 0,012 | 81 | ||
| ONS | MTP75N06HD | TO-220 | 60 | 0,01 | 75 | ||
| TOSH | 2SK2986 | TO-220 | 60 | 0,0045 | 55 | ||
| VISH | SUP85N06-05 | TO-220 | 60 | 0,005 | 0,007 | 85 | 155 |
| STM | STP80NF10 | TO-220 | 100 | 0,018 | 80 | 140 | |
| INF | SPP70N10L | TO-220 | 100 | 0,016 | 0,016 | 70 | |
| IR | IRL2910 | TO-220 | 100 | 0,026 | 0,026 | 48 | |
| IR | IRFB59N10D | TO-220 | 100 | 0,025 | 59 | ||
| ONS | MTP40N10E | TO-220 | 100 | 0,04 | 40 | ||
| TOSH | 2SK1382 | TO-3P | 100 | 0,015 | 60 | ||
| VISH | SUP85N10-10 | TO-220 | 100 | 0,01 | 85 | 105 | |
| STM | STP12NM50 | TO-220 | 500 | 0,35 | 12 | 28 | |
| STM | STW45NM50 | TO-247 | 500 | 0,1 | 45 | 100 | |
| IR | IRFB17N50L | TO-220 | 500 | 0,25 | 17 | ||
| IR | IRFP460 | TO-247 | 500 | 0,27 | 20 | ||
| TOSH | 2SK2842 | TO-220 | 500 | 0,4 | 12 | ||
| TOSH | 2SK3132 | TO-3P | 500 | 0,07 | 50 | ||
| STM | STP11NM60 | TO-220 | 600 | 0,45 | 11 | 30 | |
| STM | STW16NB60 | TO-247 | 600 | 0,35 | 16 | 85 | |
| INF | SPP20N60S5 | TO-247 | 600 | 0,19 | 20 | ||
| INF | SPW47N60S5 | TO-247 | 600 | 0,07 | 47 | ||
| IR | IRFB9N60A | TO-220 | 600 | 0,75 | 9 | ||
| IR | IRPC60 | TO-247 | 600 | 0,40 | 16 | ||
| TOSH | 2SK2866 | TO-220 | 600 | 0,54 | 10 | ||
| TOSH | 2SK2915 | TO-3P | 600 | 0,31 | 16 |
Из табл. 2 видно, что среди низковольтных полевых транзисторов превосходными характеристиками, кроме STMicroelectronics и Toshiba, обладают также транзисторы фирмы Vishay, (как, например, уникальные полевые транзисторы SUP75P05-08, SUP85N06-05, SUP85N10-10), но несколько большие сроки поставки и цены сводят на нет преимущества в технических характеристиках транзисторов, в то время как невысокие цены и доступность транзисторов STM повышают к ним интерес. В области высоковольтных полевых транзисторов превосходными техническими характеристиками выделяется 600-В семейство CoolMOS фирмы Infineon Technologies. Они обладают очень малым RDS ON и по статическим характеристикам сравнимы с IGBT-транзисторами, а по динамическим характеристикам значительно превосходят их, однако имеют несколько большие сроки поставки, чем у других производителей.