Vorteile von Superjunction- und konventionellen Hochvolt-Bauelementen vereint Coole MOSFETs

Superjunction-Bauelemente haben einen wachsenden Marktanteil bei den Hochvolt-MOSFETs erobert. Für viele Jahre war der Wettbewerb vor allem durch den niedrigsten R<sub>DS on</sub> pro Siliziumfläche geprägt. Durch die Reduktion aller Bauelementkapazitäten wurden die Bauelemente im Schaltverhalten...

Superjunction-Bauelemente haben einen wachsenden Marktanteil bei den Hochvolt-MOSFETs erobert. Für viele Jahre war der Wettbewerb vor allem durch den niedrigsten RDS on pro Siliziumfläche geprägt. Durch die Reduktion aller Bauelementkapazitäten wurden die Bauelemente im Schaltverhalten immer schneller und zunehmend schwieriger einzusetzen. In heutigen Schaltnetzteilapplikationen ist die Schaltgeschwindigkeit jedoch nicht mehr der limitierende Faktor. Vielmehr ist der Schalter als Teil des Gesamtsystems zu betrachten und nicht alleine zu optimieren. Die neue Leistungshalbleitergeneration CoolMOS C6 vereint daher die Vorzüge moderner Superjunction-Bauelemente wie sehr guter RDS on und geringe kapazitive Verluste mit den Stärken konventioneller Leistungshalbleiter wie gute Kontrolle des Schaltverhaltens durch den Gate-Widerstand und hohe Robustheit gegenüber Schaltens auf die leitende Body-Diode.

Mit der CoolMOS-Generation C6 bringt Infineon Technologies die nunmehr fünfte Generation ihrer Leistungshalbleiterbauelemente auf den Markt. War die erste Generation S5 im Jahre 1998 noch ein vergleichsweise langsam schaltendes Bauelement, wurden die folgenden Generationen wie die Serie C3 und vor allem der CoolMOS CP in ihrem Schaltverhalten deutlich schneller. Während die Serie CoolMOS C3 nahezu universell eingesetzt wird, hat sich die CP-Familie eine Reihe von Applikationsfeldern erschlossen, die sehr spezifische Anforderungen an höchste Schaltgeschwindigkeit oder niedrigsten Einschaltwiderstand pro Gehäuse erfordern. Aufgrund der extrem hohen Schaltgeschwindigkeit der CP-Familie mit theoretischen Spannungs- und Stromsteilheiten im Bereich 400 V/ns bzw. 4000 A/μs stellt der Einsatz dieser Bauelemente hohe Anforderungen an das Layout des Systems und erfordert eine weitgehende Vermeidung parasitärer Induktivitäten und Kapazitäten im Gate- und Source-Kreis. Bei entsprechender Auslegung der Schaltung erzielt die CP-Familie jedoch die besten erreichbaren Wirkungsgrade.

Mit der neuen Familie C6 werden die Vorteile der CP-Familie wie extrem niedrige kapazitive Verluste und sehr guter Einschaltwiderstand pro Siliziumfläche in vollem Umfang beibehalten. Die Kontrolle des Schaltverhaltens durch Wahl des Gate-Widerstands und die Sensititvität gegenüber parasitären Induktivitäten und Kapazitäten werden jedoch gegenüber der CP-Familie deutlich verbessert, sodass der Einsatz des Bauelements in nichtidealen Schaltumgebungen deutlich vereinfacht wird.