关于BiMOSFET直流电性能及其开关应用

在本应用笔记中，我们将讨论为高压和高频应用开发的BiMOSFET。我们还将讨论其直流电性能及其开关应用。

在IXBH40N160中，IXYS通过引入集电极短路器开发了一种极快，均匀的基极IGBT。由于这种修改使该器件表现得像一个非常低的RDS（on）MOSFET，因此IXYS创造了首字母缩写词BiMOSFET来区分这种新型开关。额定电压为1600 V，其RDS（on）小于等效电压额定MOSFET的10％，但开关时间小于200 ns。因此，它将使用开关技术取代在10 kHz至75 kHz或更高频率下运行的高压应用中的常规IGBT和MOSFET。

介绍

如今，高压MOSFET的应用比比皆是，但这也将受益于更好的器件。例如扫描电路，雷达脉冲调制器，电容器放电电路和高压开关模式电源。MOSFET串联并联连接以克服其电压和高RDS（on）限制。传统的高压IGBT太慢了。IXYS开发了一种新的40A，1600V，均质基极IGBT，可以满足对更快，更高电压开关的需求。

MOSFET和IGBT的常规结构通常称为DMOS，即双扩散金属氧化物硅，它由在大的低电阻率硅衬底上生长的厚外延硅层组成。然而，在超过1200 V的电压时，支撑那些阻断电压所需的N硅层的厚度使得构造均质基IGBT变得很有吸引力。这种结构的横截面图如图1所示。

图1 BiMOSFET剖面图

切换性能

图2关断电流和电压波形

IXBH40N160 BiMOSFET对于额定电压为1600 V的器件的开关速度非常快。使用5Ω栅极电阻时，其总的电阻导通时间通常为245 ns。图2显示了在125°C的高温下，将20 A的电感负载关断到1000 V钳位中的部分。尾电流相对较小，因此E（off）为2.4 mJ，小于对比IGBT的50％。图3绘出了关断能量与串联栅极电阻RG的函数关系。该电阻器主要确定集电极电压的上升速率，其随着RG的减小而增大，并相应地随着E（off）的增大而增大。

图3关断能量与栅极电阻RG

目前，BiMOSFET的一个缺点是在高温下它不是完全没有锁存的。在TJ =125⁰C时，通过RG选择或简单的缓冲器，最大dV / dt应保持小于10 V / ns。为了安全地关断40 A以上的峰值电流而不产生缓冲，建议的最小RG电阻为47Ω。但是，还应该建议IXBH40N160仅是BiMOSFET系列的第一成员，并且可以预期，进一步的发展将使其与短路额定IGBT一样坚固。

编辑：hfy