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一文看懂超結(jié)MOSFET的定義和優(yōu)勢-美瑞電子


超結(jié) MOSFET(Super Junction MOSFET)核心信息梳理
一、定義與發(fā)展背景
超結(jié) MOSFET(又稱 Super Junction MOSFET),是基于電子科技大學(xué)陳星弼院士發(fā)明專利的新型功率 MOSFET,其打破了傳統(tǒng)功率 MOSFET 的理論極限,被國際盛譽為 “功率 MOSFET 領(lǐng)域的里程碑”,于 1998 年問世并快速推向市場。
1. 核心技術(shù)特點
  • 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:核心在于陳院士提出CB 及異型島結(jié)構(gòu),這是一種耐壓層上的結(jié)構(gòu)突破,不僅適用于垂直功率 MOSFET,還可應(yīng)用于功率 IC 的關(guān)鍵器件(如 LDMOS、SBD、SIT 等功率半導(dǎo)體器件),被稱為 “功率半導(dǎo)體器件發(fā)展史上的里程碑式結(jié)構(gòu)”。

  • 特殊構(gòu)造與性能:阻擋層采用梳狀結(jié)構(gòu),通過約七次離子注入 + 二次高溫擴散形成,使得阻擋層電場分布呈矩形結(jié)構(gòu) —— 僅用傳統(tǒng) FET 200V 的阻擋厚度,即可承受約 500V 的耐壓,最終實現(xiàn)導(dǎo)通電阻極低、耐高壓、發(fā)熱量低的核心優(yōu)勢,這也是其 “超結(jié) MOSFET” 名稱的由來。

2. 技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)
該發(fā)明專利后續(xù)轉(zhuǎn)讓給西門子半導(dǎo)體(即現(xiàn)在的英飛凌(Infineon) ),推動了超結(jié) MOSFET 的產(chǎn)業(yè)化落地;同時,該發(fā)明位列 2002 年信息產(chǎn)業(yè)部 “三項信息技術(shù)重大發(fā)明” 之首,彰顯其技術(shù)影響力。
二、超結(jié) MOSFET 的核心優(yōu)勢
相較于傳統(tǒng) VDMOS(垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體),超結(jié) MOSFET(SJ-MOS)具備四大核心優(yōu)勢,在電源系統(tǒng)中表現(xiàn)突出:
1. 通態(tài)阻抗小,通態(tài)損耗低
  • SJ-MOS Rdson(通態(tài)電阻) 遠(yuǎn)低于 VDMOS,直接減少系統(tǒng)電源類產(chǎn)品的導(dǎo)通損耗,顯著提升系統(tǒng)效率;

  • 優(yōu)勢在大功率、大電流類電源產(chǎn)品中尤為明顯,是高效電源設(shè)計的關(guān)鍵支撐。

2. 同等功率規(guī)格下封裝更小,助力功率密度提升
  • 芯片面積優(yōu)化:相同電流、電壓規(guī)格下,SJ-MOS 的晶源面積小于 VDMOS,廠家可封裝出體積更小的產(chǎn)品,直接提升電源系統(tǒng)的功率密度;

  • 散熱負(fù)擔(dān)減輕:導(dǎo)通損耗降低意味著發(fā)熱量減少,實際應(yīng)用中可縮小散熱器體積,部分低功率電源甚至可省去散熱器,進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)集成度。

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