Обзор новых MOSFET и IGBT компании ON Semiconductor

№ 8’2013
PDF версия
Современная силовая электроника практически немыслима без импульсных преобразователей энергии — корректоров коэффициента мощности, преобразователей напряжения, инверторов, драйверов электродвигателей и др. В основе каждой из этих схем лежит силовой транзистор, чье состояние изменяется согласно требуемой функции управления. Во многом от характеристик транзистора зависит эффективность работы импульсной схемы — это потери транзистора на переключение и проводимость, а также ток управления транзистором. Значения рабочего тока и напряжения в импульсных схемах лежат в широких пределах, и существует постоянная тенденция к увеличению плотности преобразуемой энергии.

Введение

Основными типами транзисторов, которые чаще всего применяются в полупроводниковой силовой электронике, являются полевые транзисторы с изолированным затвором (МОП-транзисторы, или MOSFET), а также биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Большое преимущество транзисторов с изолированным затвором — это отсутствие затрат энергии на поддержание стационарного состояния транзистора: открытое или закрытое. Энергия затрачивается только на переключение состояния, дополнительно осуществляется гальваническая развязка цепей управления и силовых цепей.

ON Semiconductor предлагает широкий ассортимент силовых транзисторов [1]:

  • биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT);
  • полевые транзисторы с управляющим pn-переходом (n‑канальные, p‑канальные) — JFET для РЧ, аудиоусилителей, смесителей сигнала, переключателей;
  • полевые транзисторы с изолированным затвором (n‑канальные, p‑канальные) — MOSFET;
  • полевые транзисторы с изолированным затвором и встроенной защитой — от перенапряжения, короткого замыкания и статического напряжения.

 

IGBT ON Semiconductor

В портфолио ON Semiconductor более сорока серий биполярных транзисторов с изолированным затвором и каналами обеих полярностей. Система обозначений IGBT ON Semiconductor представлена на рисунке [2].

Рисунок. Система обозначений IGBT-транзисторов

Рисунок. Система обозначений IGBT-транзисторов

ON Semiconductor оптимизирует параметры IGBT для различных приложений в целях повышения надежности и эксплуатационных характеристик. Одним из таких показателей является устойчивость к короткому замыканию, вероятному в приложениях типа мостовых драйверов электродвигателей. IGBT должен быть способен выдерживать такие нагрузки в течение некоторого промежутка времени, достаточного или для срабатывания системы защиты, или для устранения причины замыкания.

В конце 2012 года компания представила девять новых серий 1200‑В IGBT-транзисторов с рабочим током до 40 А, выполненных по технологии Trench Field Stop (TFS). Они предназначены для преобразователей энергии. Упор был сделан на уменьшение потерь переключения и рассеяния энергии. Целевые области применения — инверторы для солнечной энергетики и источники бесперебойного питания.

Серии NGTB40N120FLWG, NGTB25N120FLWG и NGTB15N120FLWG имеют встроенный защитный диод с малым временем восстановления, обладают небольшими потерями переключения и проводимости. Значения рабочего тока — 40, 25 и 15 А соответственно. Эти серии оптимизированы для высокочастотных преобразователей с рабочей частотой порядка 10–40 кГц, в частности, для инверторов и преобразователей для солнечных батарей, источников питания и сварочных аппаратов. Они способны работать в диапазоне температур от –55 до +150 °C.

Серии IGBT с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер (VCE) NGTB30N120LWG, NGTB40N120LWG, диодом с малым временем восстановления и устойчивостью к короткому замыканию (до 10 мкс) ориентированы на управление электродвигателями (рабочая частота — 2–20 кГц).

Для среднечастотных приложений (15–30 кГц), таких как индукционные плиты и микроволновые печи, предлагаются новые серии NGTB30N120IHLWG, NGTB40N120IHLWG, NGTB20N120IHSWG, NGTB30N120IHSWG со сбалансированными показателями потерь переключения и проводимости (табл. 1).

Таблица 1. Основные параметры популярных серий IGBT ON Semiconductor

Серия

Рабочее
напряжение
(V(BR)CES) (тип.), В

Напряжение
коллектор-эмиттер
насыщения
(VCE(sat)), В

Максимальный
рабочий ток
(IC max), A

Энергия
на переключение (EAS), мДж

Тип корпуса

NGTB30N60FLWG

600

1,65

30

 

TO-247-3

NGTB30N60FWG

600

1,45

30

 

TO-247-3

NGTB30N60IHLWG

600

1,8

30

 

TO-247-3

NGTB40N60IHLWG

600

2

40

 

TO-247-3

NGTB50N60FLWG

600

1,65

50

 

TO-247-3

NGTB50N60FWG

600

1,45

50

 

TO-247-3

NGTG30N60FLWG

600

1,65

30

 

TO-247-3

NGTG30N60FWG

600

1,45

30

 

TO-247-3

NGTG50N60FLWG

600

1,65

50

 

TO-247-3

NGTG50N60FWG

600

1,45

50

 

TO-247-3

NGTB20N120IHR

 

 

 

 

TO-247-3

NGTB20N135IHR

 

 

 

 

TO-247-3

NGB15N41A

410

1,9

15

250

D2PAK-3

NGB18N40A

400

1,8

18

400

D2PAK-3

NGB8202A

400

1,3

20

250

D2PAK-3

NGB8204A

400

1,8

18

400

D2PAK-3

NGB8206A

350

1,3

20

250

D2PAK-3

NGB8207AB

365

1,75

20

500

D2PAK-3

NGB8207B

365

1,5

20

500

D2PAK-3

NGB8245

450

1,1

20

158

D2PAK-3

NGD15N41A

410

1,9

15

250

DPAK-3

NGD18N40A

400

1,8

18

400

DPAK-3

NGD18N45

450

2,07

18

360

DPAK-3

NGD8201A

400

1,3

20

250

DPAK-3

NGD8205A

350

1,3

20

250

DPAK-3

NGTB15N120FL

1200

2

15

 

TO-247-3

NGTB15N120IHL

1200

1,8

15

 

TO-247-3

NGTB15N120L

1200

1,8

15

 

TO-247-3

NGTB15N60EG

600

1,7

15

 

TO-220-3

NGTB15N60S1

600

1,5

15

 

TO-220-3

NGTB20N120IHL

1200

1,8

20

 

TO-247-3

NGTB20N120IHS

1200

2,1

20

 

TO-247-3

NGTB20N120L

1200

1,8

20

 

TO-247-3

NGTB25N120FL

1200

2

25

 

TO-247-3

NGTB25N120IHL

1200

1,85

25

 

TO-247-3

NGTB25N120L

1200

1,85

25

 

TO-247-3

NGTB30N120IHL

1200

1,75

30

 

TO-247-3

NGTB30N120IHS

1200

2

30

 

TO-247-3

NGTB30N120L

1200

1,75

30

 

TO-247-3

NGTB40N120FL

1200

2

40

 

TO-247-3

NGTB40N120IHL

1200

1,9

40

 

TO-247-3

NGTB40N120L

1200

1,9

40

 

TO-247-3

NGTG15N60S1

600

1,5

15

 

TO-220-3

TIG058E8

400

4

150

 

 

TIG065E8

400

4,2

150

 

 

TIG067SS

400

3,8

150

 

 

 

MOSFET Semiconductor

Компания ON Semiconductor предлагает широкий спектр полевых транзисторов с изолированным затвором как в типовых корпусах SOT‑223-4, D2PAK, так и в компактных 8‑выводных корпусах SOIC и μ8FL (WDFN).

Ключевые особенности этих транзисторов:

  • низкое сопротивление канала в открытом состоянии для уменьшения потерь проводимости;
  • минимальная величина заряда затвора для снижения потерь переключения;
  • малая входная емкость для минимизации потерь в драйвере (табл. 2).
Таблица 2. Новинки p‑канальных и n‑канальных MOSFET ON Semiconductor

Серия

Напряжение
сток-исток
(V(BR)DSS) (min), В

Напряжение
затвор-исток
(VGS) (max), В

Ток стока (ID)
(max), A

Рассеиваемая
мощность  (PD) (max), Вт

Сопротивление
открытого канала

(RDS(on)) (max)

при VGS = 4,5 В, мОм

Тип корпуса

p-канальные

5LP01C

-50

10

-0,07

0,25

 

 

5LP01S

-50

10

-0,07

0,15

 

 

CPH3356

-20

10

-2,5

1

137

CPH3

CPH3360

-30

20

-1,6

0,9

532

 

CPH6355

-30

20

-3

1,6

276

 

MCH3375

-30

20

-1,6

0,8

523

 

NTLUS3A18PZC

20

8

8,2

1,7

18

UDFN-6

NTR3A30PZ

20

8

2,9

0,48

38

SOT-23-3

SFT1341

-40

10

-10

1

112

 

SFT1342

-60

20

-12

1

87

 

SFT1350

-40

20

-19

1

105

 

n-канальные

2SK4087LS

600

30

14

2

 

 

5LN01S

50

10

0,1

0,15

 

 

ATP401

60

20

100

90

5,2

 

BFL4004

800

30

4,3

2

 

 

BFL4007

600

30

14

 

 

 

EFC4612R (2 в 1)

24

12

6

1,6

45

 

EFC6601R (2 в 1)

24

12

13

2

11,5

 

EFC6602R (2 в 1)

12

12

18

2

5,9

 

MCH3481

20

9

2

0.8

104

 

NDD01N60

600

30

1,5

46

 

DPAK-3/IPAK-4

NDD02N40

400

20

1,7

39

 

DPAK-3/IPAK-4

NDD60N360U1

600

25

11

114

 

DPAK-3/IPAK-3/IPAK-4

NDT01N60

600

30

0,4

2,5

 

SOT-223-4/TO-261-4

NTB6411AN

100

20

77

217

 

D2PAK-3

NTD3055-150

60

20

9

28,8

 

DPAK-3

NTD4856N

25

20

89

2,14

6,8

DPAK-3

NTLJS4114N

30

12

7,8

3,3

35

WDFN-6

NTLUS4930N

30

20

6,3

1,65

32,3

UDFN-6

NTMFD4C20N (2 в 1)

30

20

27

1,97

5,2

SO-8FL Dual /DFN-8

NTNS3164NZ

20

8

0,245

0,154

1500

SOT-883

NTR4501

20

12

3,2

1,25

80

SOT-23-3

NVD5484NL

60

20

54

100

23

DPAK-3

NVD5490NL

60

20

17

49

85

DPAK-3

NVMFD5873NL (2 в 1)

60

20

58

107

16,5

SO-8FL Dual /DFN-8

NVTFS4C05N

30

20

102

72

5,1

u8FL/WDFN-8

NVTFS4C10N

30

20

47

33

11

u8FL/WDFN-8

SFT1431

35

20

11

1

39,5

 

SFT1443

100

20

9

1

275

D2PAK 3-LEAD

SFT1445

100

20

17

1

126

 

SFT1450

40

20

21

1

56

DPAK/TP-FA

WPH4003

1700

30

3

3

 

TO-3PF-3L

Транзисторы в малогабаритных корпусах (3,3×3,3×0,8 мм) с рабочим напряжением до 12–20 В благодаря значительному максимальному току можно с успехом применять в импульсных преобразователях таких устройств, как ноутбуки, переносные компьютеры, принтеры, и в других периферийных устройствах, где одним из критичных факторов является размер.

В новых мощных МОП-транзисторах с рабочим напряжением порядка 40 В используется передовая технология формирования канавок, которая позволяет достигать отличных показателей по току для изделий в стандартной промышленной упаковке DPAK‑4. Эти транзисторы можно с успехом применять в автомобильной электронике, для LCD-подсветки, в светодиодных драйверах, электродвигателях постоянного тока и для синхронных выпрямителей питания, где важны производительность системы и экономия пространства.

Недавно ON Semiconductor анонсировала новый миниатюрный 20‑В p‑канальный MOSFET-транзистор NTNS3A91PZ с коммутируемым рабочим током до 240 мА, оптимизированный для применения в переносной малогабаритной электронной технике [3].

Миниатюрный корпус XLLGA3 нового транзистора с размерами 0,62×0,62×0,4 мм позволяет экономить место на печатной плате, что очень важно для современной портативной техники. При этом NTNS3A91PZ имеет сбалансированное сочетание габаритов и сопротивления открытого канала. Так, при –4,5 В на затворе номинальное сопротивление Rds(on) составит всего 1,1 Ом.

Среди последних новинок ON Semicon-ductor — MOSFET EFC6601R и EFC6602R, также предназначенные для малогабаритных устройств. Транзисторы рассчитаны на работу с напряжениями до 24 и 12 В соответственно, имеют встроенный защитный диод, а отпирающее напряжение при этом всего 2,5 В, что совместимо с наиболее распространенными в мобильных устройствах логическими уровнями.

Представленные новинки открывают ряд семейств MOSFET ON Semiconductor в низкопрофильных корпусах LGA (Land Grid Array), сочетающих в себе удобство монтажа и низкое сопротивление открытого канала.

 

Заключение

Ассортимент IGBT-транзисторов ON Semiconductor позволяет подобрать оптимальное решение для самого широкого спектра приложений. Так, IGBT с рабочим напряжением до 400 В подходят для применения в плазменных панелях, погрузчиках, сварочных аппаратах. IGTB с рабочим напряжением до 600 В ориентированы на применение в промышленном оборудовании, источниках бесперебойного питания (ИБП), инверторах солнечных батарей, сварочных аппаратах, корректорах коэффициента мощности (ККМ), бытовых приборах, а также для коммутации нагрузки переменного тока.

Высоковольтные IGBT (до 1200 В) найдут применение в схемах управления электродвигателями, инверторах и мощных импульсных источниках питания.

Применение MOSFET-транзисторов улучшает эффективность таких схем, как преобразователи постоянного тока и синхронные выпрямители.

Предлагаемые ON Semiconductor миниатюрные MOSFET предназначены для встраиваемых схем и позволяют эффективно управлять большей мощностью при небольшой занимаемой ими площади.

Более детальную информацию по номенклатуре и параметрам MOSFET и IGBT можно найти на сайте [4] в разделе IGBTs & FETs.

Литература
  1. Полевые транзисторы ON Semiconductor 
  2. IGBT Application Handbook 
  3. NTNS3A91PZ — новый миниатюрный 20V P‑MOSFET от ON Semiconductor 
  4. www.onsemi.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *