东芝推出集成快速恢复体二极管的DTMOSVI系列产品
2021年11月初，新一轮国际能源气候大会在英国举办，会上确定了各国碳中和、碳达峰的时间表。对此，中国也制定出了符合发展中国家国情的“双碳3060”战略，目标中指出2060年中国可再生能源的比重将大于50%。
如何实现减碳跨越?最终还是要落实到各个应用场景中，比如家电、工业设备、大型数据中心、太阳能等清洁能源的使用。而对于前面罗列出来的这些高压设备和系统而言，除了降低负载用电外，电源本身的功耗和转换效率也是降低整体功耗的重要因素。于是，各个系统厂商在设计大型电机驱动、高压电源和光伏逆变器时，常常需要挑选合适尺寸、封装的超级结mosfet(super junction mosfet)。
模拟工程师们都了解，在我们使用mosfet搭建全桥或半桥时，常常需要在mosfet的漏极和源极之间加上一个快速恢复体二极管，快速恢复体二极管的反向恢复时间几乎为零，一下子就能截止，所以可以防止由于关断反应慢带来的上下管同时导通后的烧片现象。
针对这种高压、高效率、低功耗、反向恢复快的应用需求，东芝推出集成了快速恢复体二极管的dtmosvi-hsd(vdss=650v)系列产品。具体型号见下表，其中to-247封装的两个型号tk095n65z5(id=30a)和tk042n65z5(id=57a)已经进入工程样品阶段，今年的一季度将会量产，其余型号正在紧锣密鼓的开发之中。
那么，dtmosvi-hsd(vdss=650v)系列产品有何特点呢?首先从字面上，我们可以知道这个系列的mosfet采用的是超级结工艺(东芝的dtmos指的就是sj-mos)，vi说明是第六代产品，hsd就是带快速恢复体二极管，vdss=650v说明漏源静态电压为650v。
与上一代产品dtmosiv-hsd相比，dtmosvi-hsd的恢复特性几乎相同，但开通损耗降低了约68%，关断损耗降低了约56%。这是因为东芝采用了自研的工艺和内部结构升级，使得dtmosvi的导通电阻rds(on)、总电荷qg、栅极电荷qgd，以及高温下的静态漏源电流idss都降低了。
从上图中可知，对比上一代产品dtmosiv-hsd，dtmosvi-hsd的rds(on)*qgd乘积减少了80%，rds(on)*qg乘积减少了60%。这说明在导通电阻降低的同时，栅极充放电的速度大大提高了，当外围参数在相同的设计情况下，mosfet的开关速度将相应加快。
同时，以150℃环境下的静态漏源电流idss为例，型号为tk28n65w5的上一代dtmosiv-hsd系列产品的静态漏源电流idss为2.6ma，而型号为tk(095)n65z5的dtmosvi-hsd系列产品的静态漏源电流idss仅为390μa，这将大大降低功率mosfet的本身损耗。
此外，东芝在dtmosiv-hsd系列产品中还增加了两种带kelvin-source端子的封装，分别是toll和to-247-4l封装。其中，toll封装是一种表面封装类型的封装，封装面积比现有封装d2pak小了约27%。而to-247-4l封装则是一种4端子类型的封装，由于它的驱动源极采用从源极引出的开尔文连接，因此可降低连接电阻，并使栅极和驱动源极组成的驱动电路回路最小化，减少寄生电感。这种做法将提高器件开关的上升和下降时间，降低开关损耗，激发mosfet的高速开关性能，抑制开关时的振荡。
值得一提的是，东芝选择首先量产to-247封装的产品，是因为目前很多客户在使用这个封装的产品。而对于未来市场，dfn8×8和toll封装会是一种趋势，非常适用于数据中心、太阳能发电和工业设备的电源的开发，所以东芝今后将继续投入dfn8×8和toll封装产品的研发和生产，为设备小型化、高效化做出贡献。
关于东芝电子元件及存储装置株式会社
东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统lsi和hdd领域的杰出解决方案。
公司23,100名员工遍布世界各地，致力于实现产品价值的最大化，东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，公司现已拥有超过7,110亿日元(62亿美元)的年销售额，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。
原文标题：体积、功耗、效率三重优选，东芝推出高压dtmosvi系列产品(带快速恢复体二极管)
文章出处：【微信公众号：东芝半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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模拟工程师们都了解，在我们使用mosfet搭建全桥或半桥时，常常需要在mosfet的漏极和源极之间加上一个快速恢复体二极管，快速恢复体二极管的反向恢复时间几乎为零，一下子就能截止，所以可以防止由于关断反应慢带来的上下管同时导通后的烧片现象。
针对这种高压、高效率、低功耗、反向恢复快的应用需求，东芝推出集成了快速恢复体二极管的dtmosvi-hsd(vdss=650v)系列产品。具体型号见下表，其中to-247封装的两个型号tk095n65z5(id=30a)和tk042n65z5(id=57a)已经进入工程样品阶段，今年的一季度将会量产，其余型号正在紧锣密鼓的开发之中。
那么，dtmosvi-hsd(vdss=650v)系列产品有何特点呢?首先从字面上，我们可以知道这个系列的mosfet采用的是超级结工艺(东芝的dtmos指的就是sj-mos)，vi说明是第六代产品，hsd就是带快速恢复体二极管，vdss=650v说明漏源静态电压为650v。
与上一代产品dtmosiv-hsd相比，dtmosvi-hsd的恢复特性几乎相同，但开通损耗降低了约68%，关断损耗降低了约56%。这是因为东芝采用了自研的工艺和内部结构升级，使得dtmosvi的导通电阻rds(on)、总电荷qg、栅极电荷qgd，以及高温下的静态漏源电流idss都降低了。
从上图中可知，对比上一代产品dtmosiv-hsd，dtmosvi-hsd的rds(on)*qgd乘积减少了80%，rds(on)*qg乘积减少了60%。这说明在导通电阻降低的同时，栅极充放电的速度大大提高了，当外围参数在相同的设计情况下，mosfet的开关速度将相应加快。
同时，以150℃环境下的静态漏源电流idss为例，型号为tk28n65w5的上一代dtmosiv-hsd系列产品的静态漏源电流idss为2.6ma，而型号为tk(095)n65z5的dtmosvi-hsd系列产品的静态漏源电流idss仅为390μa，这将大大降低功率mosfet的本身损耗。
此外，东芝在dtmosiv-hsd系列产品中还增加了两种带kelvin-source端子的封装，分别是toll和to-247-4l封装。其中，toll封装是一种表面封装类型的封装，封装面积比现有封装d2pak小了约27%。而to-247-4l封装则是一种4端子类型的封装，由于它的驱动源极采用从源极引出的开尔文连接，因此可降低连接电阻，并使栅极和驱动源极组成的驱动电路回路最小化，减少寄生电感。这种做法将提高器件开关的上升和下降时间，降低开关损耗，激发mosfet的高速开关性能，抑制开关时的振荡。
值得一提的是，东芝选择首先量产to-247封装的产品，是因为目前很多客户在使用这个封装的产品。而对于未来市场，dfn8×8和toll封装会是一种趋势，非常适用于数据中心、太阳能发电和工业设备的电源的开发，所以东芝今后将继续投入dfn8×8和toll封装产品的研发和生产，为设备小型化、高效化做出贡献。
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