超级结型MOSFET提高了功率效率，减小了MOSFET同胞的尺寸

在汽车、工业和消费行业工作的硬件设计师经常被要求设计更节能的系统。这种系统中越来越受欢迎的一种设备是超级结(SJ) MOSFET。

与平面型mosfet相比，SJ型mosfet的电压开关能力意味着更高的功率效率和更小的封装尺寸。但这些设备到底是如何工作的呢?

场效应晶体管与超级结场效应晶体管

传统的平面功率MOSFET结构受到R_DS(上)电阻根据Vishay应用说明，较高的额定电压开关会导致更高的导通损耗。

R_DS(上)由三种电阻率元件组成:通道、外延层和衬底层。R的增加_DS(上)主要发生在MOSFET体与衬底之间的外延层。

平面MOSFET的电阻率模型随击穿电压的增加而变化。图片由威世

根据Vishay的说法，额定电压每增加一倍，就需要维持之前的R值_DS(上)增加五倍。

平面功率MOSFET(左)和超级结型MOSFET(右)的结构。图片由富士电机株式会社

与普通MOSFET相比，SJ型MOSFET结构能够成功地在较低的R条件下阻塞较高的电压_DS(上)通过平衡掺杂区域。这导致击穿电压额定值与通电阻率之间呈线性关系。

设计人员还必须考虑栅电容引起的开关损耗。方便的是，SJ MOSFET的小面积(与具有更高额定电压的平面MOSFET相比)意味着栅极电容也得到了提高。

比较两种器件架构，平面MOSFET和SJ MOSFET的电阻率、电容电荷和功率容量的数据指示值。由…提供的桌子威世

较小的封装尺寸的一个缺点是，它们降低了总功率处理能力。

一个最近的超级结MOSFET的作用

作为一个超级结型MOSFET的例子，MagnaChip最近宣布了两种新的SJ mosfet系列，用于需要在700 V和800 V开关的应用。

据MagnaChip称，该系列高压开关mosfet的目标是多种应用，包括OLED显示器(700 V)的电视制造，此外，800 V芯片组应用于快速充电站和室内LED照明。

有机LED电视系统的框图，LED驱动器工作在24 V或>100 V。图片由代工厂商MagnaChip semiconductor的

MagnaChip声称闸极电荷减少了30%，从而通过减少开关损耗来提高功率效率。该器件在门极和源极之间包含一个嵌入式齐纳二极管，以提高对ESD事件的封装保护。

MagnaChip首席执行官YJ Kim表示:“市场对700 V和800 V SJ mosfet的需求很大，我们很高兴推出8种新产品。”“这些新产品系列将使我们扩大我们的应用范围，在消费和工业细分市场。我们对客户的响应感到满意，并将利用我们高质量的产品线和技术领先地位，将我们的SJ MOSFET组合扩展到其他领域。”

SJ MOSFET的应用

从电动汽车充电站到OLED电视屏幕，SJ mosfet已经在许多电力应用中找到了出路。

例如，MagnaChip公司发布的新型80 V系列SJ mosfet的应用之一就是EV充电器。

这些器件的功率效率至关重要，特别是随着电动汽车驱动系统的电压逐年上升。在过去，许多电动汽车架构都使用400v充电系统。在400 V切换意味着增加电缆基础设施的物理尺寸或降低系统的电力处理能力。

平面型和SJ型mosfet在阻塞电压和通阻方面的比较。图片由威世

去年,Ars Technica报道了保时捷Taycan这是一款使用800伏电力驱动系统的新型电动汽车。保时捷上的800伏系统可以牵引到最大270千瓦。

除了快速充电，led在工业照明中的应用也很广泛。去年，EE Power报道了发布了意法半导体800v LED驱动器(HVLED001B电流模式控制器)。

MagnaChip 700 v系列将在新生产的OLED电视屏幕上找到它的方式，作为LED驱动技术的核心用于显示。

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你有SJ mosfet的实践经验吗?它们与您使用传统mosfet的经验相比如何?请在下面的评论中告诉我们。