在本應(yīng)用筆記中，我們將討論為高壓和高頻應(yīng)用開(kāi)發(fā)的BiMOSFET。我們還將討論其直流電性能及其開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

在IXBH40N160中，IXYS通過(guò)引入集電極短路器開(kāi)發(fā)了一種極快，均勻的基極IGBT。由于這種修改使該器件表現(xiàn)得像一個(gè)非常低的RDS（on）MOSFET，因此IXYS創(chuàng)造了首字母縮寫(xiě)詞BiMOSFET來(lái)區(qū)分這種新型開(kāi)關(guān)。額定電壓為1600 V，其RDS（on）小于等效電壓額定MOSFET的10％，但開(kāi)關(guān)時(shí)間小于200 ns。因此，它將使用開(kāi)關(guān)技術(shù)取代在10 kHz至75 kHz或更高頻率下運(yùn)行的高壓應(yīng)用中的常規(guī)IGBT和MOSFET。

介紹

如今，高壓MOSFET的應(yīng)用比比皆是，但這也將受益于更好的器件。例如掃描電路，雷達(dá)脈沖調(diào)制器，電容器放電電路和高壓開(kāi)關(guān)模式電源。MOSFET串聯(lián)并聯(lián)連接以克服其電壓和高RDS（on）限制。傳統(tǒng)的高壓IGBT太慢了。IXYS開(kāi)發(fā)了一種新的40A，1600V，均質(zhì)基極IGBT，可以滿足對(duì)更快，更高電壓開(kāi)關(guān)的需求。

MOSFET和IGBT的常規(guī)結(jié)構(gòu)通常稱為DMOS，即雙擴(kuò)散金屬氧化物硅，它由在大的低電阻率硅襯底上生長(zhǎng)的厚外延硅層組成。然而，在超過(guò)1200 V的電壓時(shí)，支撐那些阻斷電壓所需的N硅層的厚度使得構(gòu)造均質(zhì)基IGBT變得很有吸引力。這種結(jié)構(gòu)的橫截面圖如圖1所示。

圖1 BiMOSFET剖面圖

切換性能

圖2關(guān)斷電流和電壓波形

IXBH40N160 BiMOSFET對(duì)于額定電壓為1600 V的器件的開(kāi)關(guān)速度非常快。使用5Ω柵極電阻時(shí)，其總的電阻導(dǎo)通時(shí)間通常為245 ns。圖2顯示了在125°C的高溫下，將20 A的電感負(fù)載關(guān)斷到1000 V鉗位中的部分。尾電流相對(duì)較小，因此E（off）為2.4 mJ，小于對(duì)比IGBT的50％。圖3繪出了關(guān)斷能量與串聯(lián)柵極電阻RG的函數(shù)關(guān)系。該電阻器主要確定集電極電壓的上升速率，其隨著RG的減小而增大，并相應(yīng)地隨著E（off）的增大而增大。

圖3關(guān)斷能量與柵極電阻RG

目前，BiMOSFET的一個(gè)缺點(diǎn)是在高溫下它不是完全沒(méi)有鎖存的。在TJ =125?C時(shí)，通過(guò)RG選擇或簡(jiǎn)單的緩沖器，最大dV / dt應(yīng)保持小于10 V / ns。為了安全地關(guān)斷40 A以上的峰值電流而不產(chǎn)生緩沖，建議的最小RG電阻為47Ω。但是，還應(yīng)該建議IXBH40N160僅是BiMOSFET系列的第一成員，并且可以預(yù)期，進(jìn)一步的發(fā)展將使其與短路額定IGBT一樣堅(jiān)固。

編輯：hfy