用于Buck电路的低压功率开关管的功耗研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:mhb0512
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本文的目标是找出具有更低功耗的新型器件结构,以满足以手提电脑中CPU电源电路对功率管的功率损耗提出的日益苛刻的要求。随着CPU性能的迅速提高,对CPU电源用功率管的自身损耗提出了更高的要求。目前广泛使用的MOSFET功率管由于自身结构的限制,发展潜力已经不大,国际上开始研究将常断型JFET和常通型JFET用于该用途。本研究在常规沟槽栅JFET结构的基础上,提出了创造性的改进,即把沟槽栅下的临近电极处的部分Si层替换为绝缘的且电容率仅为硅1/3的SiO2层,以此来减小栅沟PN结的面积和介质的电容率来有效的减小栅-漏电容CGD,从而减小开关损耗。为了检验创新结构的效果,本文对本研究提出的新结构以及现有国际上先进的常断,常通JFET结构,和沟槽栅MOSFET结构进行了仿真研究与对比。利用ISE仿真软件,研究了五种结构器件的静态特性和开关特性。最后,计算出开关器件的功耗,进行了对比分析。结果证明,在这些器件的典型工作电流ID=15A时,常通JFET尤其是埋氧常通JFET相比MOSFET已经有了明显的功耗优势,并且随着开关频率越高,漏极电流越低,JFET的功耗优势越明显。并且,常通型JFET优于常闭型JFET,新型埋氧JFET优于常规无埋氧结构JFET。在ID=4A,f=2MHZ时,常规常断JFET比MOSFET降低功耗31.1%,新型埋氧常断JFET降低功耗34.6%,常规常通JFET降低功耗34.2%,新型埋氧常通JFET降低功耗47.6%。
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