如图 1 所示,首先要考虑的一点是,P 柱从基区延伸,在漂移区形成“电荷平衡”,以获得更高的掺杂浓度,即相应区域的电阻更低。扩展的结区会导致反向恢复电荷过多的缺点。
图 1. 超级结 MOSFET 中的 PN 结。图片由Bodo's Power Systems提供 [PDF]图 2 显示了典型的半桥配置,其中电流在低侧 MOSFET 导通之前的死区时间内通过高侧 MOSFET 的体二极管自由流动。体二极管反向恢复发生在低侧 MOSFET 开始导通时。由于高侧 MOSFET 的反向恢复电荷,低侧 MOSFET 会出现负电流尖峰。这会导致低侧 MOSFET 的导通损耗过大。同时,高侧 MOSFET 在 Tb 期间会出现高斜率电压上升和尖峰电压,这可能导致器件过载。
图 2. 半桥电路中的体二极管反向恢复。图片由 Bodo's Power Systems [PDF]提供终,如图 3 中的示例所示,当正向电流和电流斜率超出器件的安全工作极,体二极管恢复会导致 600 V 超结器件故障。
图片由 Bodo's Power Systems提供
图 3. 说明由体二极管反向恢复引起的设备故障。图片由 Bodo's Power Systems提供在某些情况下,高压器件体二极管反向恢复是无法避免的。例如,在带有数字控制器的高功率 LLC 转换器中,逐周期硬换向保护是不可用的。在高压电机驱动应用中,高侧和低侧开关都需要有源器件 (MOSFET/IGBT)。在这些应用中,改进体二极管在反向恢复电荷和可靠性方面的性能是高压功率器件的关键要求。
图 4. 典型的 AC/DC 电源电路结构。图片由 Bodo's Power Systems 提供值得注意的是,MOSFET 有源/终止过渡区容易受到反向恢复故障的影响,因为它的面积有限,需要通过高电流密度。αMOS5 平台的一个主要优点是它采用了保守的终端设计,将电场均匀地分布在过渡区。这种优化可防止反向恢复 tb 阶段因功率密度过大而导致局部热点烧坏。
图 5. ER 控制的反向恢复波形。图片由Bodo's Power Systems 提供值得注意的是,AOK042A60FD 在 T b周期波形中显示出的漏极电压斜率。这有助于器件经受住严酷的反向恢复瞬变并改善其 EMI 性能。测试结果表明,AOS αMOS5 FRD SJ 器件在反向恢复瞬变中提供了高效的体二极管稳健性,这在 LLC 转换器等桥式应用中至关重要,以确保在异常和瞬变条件下实现的系统可靠性。
表 1. AOK042A60FD 的体二极管反向恢复稳定性测试结果免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。