屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT MOSFET)
屏蔽栅沟槽 SGT MOSFET(Shielded Gate Trench MOSFET)是一种结合了屏蔽栅技术和沟槽技术(Trench Technology)的功率MOSFET,它专门用于提高功率MOSFET的性能,尤其是在高频和高功率应用中。通过集成这些技术,屏蔽栅沟槽SGT MOSFET能够在减少开关损耗和提高电流承载能力的同时,提供更低的导通电阻(Rds(on))和更好的开关特性。
工作原理
屏蔽栅沟槽SGT MOSFET的工作原理与传统MOSFET相似,主要通过栅极电压控制源极和漏极之间的电流流动。但它结合了沟槽和屏蔽栅两项先进技术,沟槽结构提供了更大的导电面积,减少了导通电阻,并能在较小的芯片面积内承载更大的电流,屏蔽栅结构通过减少栅极电场对源极的影响,降低了寄生电容,优化了器件的开关特性,尤其在高速开关和高频应用中非常有效
特点
屏蔽栅技术(Shielded Gate)
屏蔽栅是一种通过在栅极和源极之间引入额外的电极来屏蔽栅极电场的设计。通过这种设计,栅极电场不会直接作用于源极区,从而减小了栅极的控制电流对其他区域的干扰。这有助于减少栅极电流泄漏,提高器件的可靠性。
屏蔽栅设计提高了栅极驱动的稳定性,并减少了寄生电容,从而优化了开关速度,尤其在高频工作时表现得尤为突出。
沟槽技术(Trench Technology)
沟槽MOSFET是一种通过在半导体芯片表面刻入垂直沟槽来增加器件的电流承载能力的技术。栅极电极被放置在这些垂直沟槽中,栅极与源极之间形成控制通道。
沟槽结构使得电流能够通过垂直路径流动,因此可以有效地提高电流密度,减少导通电阻(Rds(on)),提高效率
低导通电阻(Rds(on))
屏蔽栅沟槽SGT MOSFET具有非常低的导通电阻,尤其适合大功率、高频率的电源转换和高电流应用。
低导通电阻意味着在导通时会有较少的能量损耗,从而提高了整个系统的效率
高开关速度
屏蔽栅技术帮助减少栅极和源极之间的寄生电容,使得器件的开关速度得以提高。
更快的开关速度有助于减少开关损耗,适用于高频率的应用,如开关电源、RF电路和高频功率转换器等
高耐压和高电流承载能力
由于采用了沟槽结构和优化的栅极设计,屏蔽栅沟槽SGT MOSFET能够承载较大的电流和高电压,适合用于高功率、高电压的电源和驱动系统
优点
高效率
低导通电阻和高开关速度,使得器件在高功率和高频应用中表现出色
高频性能
屏蔽栅设计减少了栅极与源极之间的寄生电容,提供更高的开关速度,适用于高频开关电源等应用
高功率密度
通过沟槽结构,能够在较小的面积上处理较大的电流,提高功率密度,适合高效能量转换
缺点
制造复杂
屏蔽栅和沟槽结构的设计和制造相对复杂,可能导致成本较高
热管理要求较高
虽然效率较高,但在大功率应用中,屏蔽栅沟槽SGT MOSFET仍然需要有效的散热设计
应用场景(适用于中低压领域)
开关电源(Switching Power Supplies)
屏蔽栅沟槽SGT MOSFET在开关电源中能够提供高效的电力转换,广泛应用于AC-DC转换器、DC-DC转换器、光伏逆变器等。
由于其低导通电阻和高开关速度,能够显著提高转换效率,减少功率损耗
电动汽车(EV)驱动系统
在电动汽车的电池管理系统(BMS)和功率转换系统中,屏蔽栅沟槽SGT MOSFET可用于大功率电池充放电控制和驱动电机。
高效的功率转换和低损耗有助于提升电动汽车的续航里程和整体性能
电力电子设备
屏蔽栅沟槽MOSFET广泛应用于高功率电力电子设备中,如电力逆变器、风能和太阳能逆变器、UPS(不间断电源)等。
它可以帮助提升电力转换效率,减少损耗,延长设备的使用寿命
高频应用
屏蔽栅技术和沟槽设计使得此类MOSFET具有较好的开关性能,适用于高频功率转换和射频(RF)应用