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Un diodo de canal MOS novedoso incrustado en un MOSFET de superjuntura de SiC para mejorar el rendimiento de conmutación y la resistencia superior a cortocircuitos
En este estudio, se propone y analiza un nuevo diodo de canal MOS incrustado en un MOSFET de superunión SiC (MCD SJ-MOSFET) mediante simulaciones numéricas TCAD. Debido al efecto de blindaje del campo eléctrico del cuerpo P+ y el pilar P, el grosor del óxido del diodo de canal (t) del MCD puede ser muy delgado logrando un bajo campo eléctrico máximo del óxido (E) por debajo de 3 MV/cm. Por lo tanto, la tensión de encendido (V) de la estructura propuesta fue de 1.43 V, desactivando el diodo de cuerpo PIN parásito. En comparación con el SJ-MOSFET, el tiempo de recuperación inversa (t) y la carga de recuperación inversa (Q) se mejoraron en un 43% y un 59%, respectivamente. Aunque hay un ligero aumento en la resistencia específica de encendido (R), el MCD SJ-MOSFET muestra una capacitancia de entrada muy baja (C) y una capacitancia de compuerta a drenaje (C) debido a la compuerta activa reducida. Por lo tanto, se logran figuras de mérito significativamente mejoradas R x C en un factor de 4.3 en comparación con el SJ-MOSFET. Como resultado, la estructura propuesta redujo el tiempo de conmutación así como la pérdida de energía de conmutación (E). Además, los resultados de simulación electro-térmica muestran que el MCD SJ-MOSFET tiene un tiempo de resistencia a cortocircuito (t) más de dos veces mayor que el del SJ-MOSFET a varias tensiones de bus DC (400 y 600 V).
Autores: Yoon, Jongwoon; Kim, Kwangsoo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Disponible con Suscripción Virtualpro
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Este documento es un artículo elaborado por Jongwoon Yoon y Kwangsoo Kim para la revista Electronics, Vol. 10, Núm. 21. Publicación de MDPI. Contacto: electronics@mdpi.com
En este estudio, se propone y analiza un nuevo diodo de canal MOS incrustado en un MOSFET de superunión SiC (MCD SJ-MOSFET) mediante simulaciones numéricas TCAD. Debido al efecto de blindaje del campo eléctrico del cuerpo P+ y el pilar P, el grosor del óxido del diodo de canal (t) del MCD puede ser muy delgado logrando un bajo campo eléctrico máximo del óxido (E) por debajo de 3 MV/cm. Por lo tanto, la tensión de encendido (V) de la estructura propuesta fue de 1.43 V, desactivando el diodo de cuerpo PIN parásito. En comparación con el SJ-MOSFET, el tiempo de recuperación inversa (t) y la carga de recuperación inversa (Q) se mejoraron en un 43% y un 59%, respectivamente. Aunque hay un ligero aumento en la resistencia específica de encendido (R), el MCD SJ-MOSFET muestra una capacitancia de entrada muy baja (C) y una capacitancia de compuerta a drenaje (C) debido a la compuerta activa reducida. Por lo tanto, se logran figuras de mérito significativamente mejoradas R x C en un factor de 4.3 en comparación con el SJ-MOSFET. Como resultado, la estructura propuesta redujo el tiempo de conmutación así como la pérdida de energía de conmutación (E). Además, los resultados de simulación electro-térmica muestran que el MCD SJ-MOSFET tiene un tiempo de resistencia a cortocircuito (t) más de dos veces mayor que el del SJ-MOSFET a varias tensiones de bus DC (400 y 600 V).
Descripción
En este estudio, se propone y analiza un nuevo diodo de canal MOS incrustado en un MOSFET de superunión SiC (MCD SJ-MOSFET) mediante simulaciones numéricas TCAD. Debido al efecto de blindaje del campo eléctrico del cuerpo P+ y el pilar P, el grosor del óxido del diodo de canal (t) del MCD puede ser muy delgado logrando un bajo campo eléctrico máximo del óxido (E) por debajo de 3 MV/cm. Por lo tanto, la tensión de encendido (V) de la estructura propuesta fue de 1.43 V, desactivando el diodo de cuerpo PIN parásito. En comparación con el SJ-MOSFET, el tiempo de recuperación inversa (t) y la carga de recuperación inversa (Q) se mejoraron en un 43% y un 59%, respectivamente. Aunque hay un ligero aumento en la resistencia específica de encendido (R), el MCD SJ-MOSFET muestra una capacitancia de entrada muy baja (C) y una capacitancia de compuerta a drenaje (C) debido a la compuerta activa reducida. Por lo tanto, se logran figuras de mérito significativamente mejoradas R x C en un factor de 4.3 en comparación con el SJ-MOSFET. Como resultado, la estructura propuesta redujo el tiempo de conmutación así como la pérdida de energía de conmutación (E). Además, los resultados de simulación electro-térmica muestran que el MCD SJ-MOSFET tiene un tiempo de resistencia a cortocircuito (t) más de dos veces mayor que el del SJ-MOSFET a varias tensiones de bus DC (400 y 600 V).