3-D řešení úspor energie v silikonových výkonových tranzistorech

Calling All Cars: The Long-Bladed Knife / Murder with Mushrooms / The Pink-Nosed Pig (Smět 2019).

Anonim

Výzkumníci společnosti Tokyo Tech demonstrují provozní úsporu energie v nízké cenové struktuře silnoproudých tranzistorů tím, že se zmenší ve všech třech rozměrech.

V oblasti elektroniky vede nižší spotřeba energie k úsporám provozních nákladů, přínosu pro životní prostředí a výhodám z dlouhodobějších provozních zařízení. Zatímco byl zaznamenán pokrok v energetické účinnosti u alternativních materiálů, jako jsou SiC a GaN, úspora energie ve standardních levných a široce používaných křemíkových zařízeních je stále velmi žádoucí. K Tsutsui z Tokijského technologického institutu a kolegové z Japonska ukázali, že zmenšením parametrů velikosti ve všech třech rozměrech jejich zařízení mohou dosáhnout významných úspor energie.

Tsutsui a kolegové studovali bipolární tranzistory s bipolárními bránami (IGBTs), což je rychlý spínač, který funguje v řadě zařízení pro každodenní použití. Zatímco účinnost IGBT je dobrá, snížení odporu ON nebo snížení napětí z kolektoru na emitor požadované pro saturaci (Vce (sat)) by mohlo pomoci zvýšit energetickou účinnost těchto zařízení.

Předchozí vyšetření zdůraznilo, že zvýšení efektu "zlepšení vstřikování (IE)", které vedlo ke vzniku více nosičů náboje, vedlo ke snížení Vce (sat). Ačkoli to bylo dosaženo snížením mesa šířky ve struktuře zařízení, meza odpor byl tak také zvýšil. Snížení výšky mesa by mohlo pomáhat vyrovnat se s vyšším odporem, ale je náchylné na to, že brání efektu (IE). Namísto toho vědci snížili šířku mesy, délku brány a tloušťku oxidu v MOSFET, aby zvýšily IE efekt a tak snížily Vce (sat) z 1, 70 na 1, 26 V. S těmito změnami vědci také využili snížené brání napětí, které mělo výhody integrace CMOS.

Závěr: "Bylo experimentálně potvrzeno poprvé, že významné redukce Vce (sat) může být dosaženo škálováním IGBT jak v bočních, tak ve vertikálních rozměrech s poklesem napětí brány."

menu
menu