Page 43 - 軟體定義汽車時代變的何止是車
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INNOVATIONS
軟體模擬，準備進入原型設計階 段。該公司的團隊在IGBT元件方 面累積了多年經驗和知識，對於解 決SiC MOSEFT的關鍵問題助益良 多，像是降低損耗、提供穩健的短 路電流模式，以及阻斷行為、閘極 驅動控制、高頻振盪等等。
是利用獨特方法謹慎定義整體通 道寬度，或稱通道面積(channel area);以及能實現更高的MOS單 元封裝密度。此外，S-MOS概念能 夠在MOSFET與IGBT上實現，提升 開關性能同時達到更高的效率、更 低的整體損耗。
決定的。圖1(c)則顯示，S-MOS的 單一單元通道寬度Wch，是由N++ 源極與PChannel接面WPNJ長度的一 個小規模尺寸所定義。將這個小幾 何特徵放在溝槽側壁，就能提供一 個預先決定的單位通道長度Wchn。
mqSemi的Rahimo和Nistor 表示:「我們相信，為了實現永續 發展的世界，我們需要各種以效 率、小型化、可靠和具成本效益之 功率半導體元件為基礎的應用， 這些都是以先進技術與創新為核 心。」
S-MOS單元不同於標準的平面 單元或溝槽式MOS單元之處，在於 如何設計每個元件面積上的總通道 寬度(Wch參數)。如圖1(a)和(b)所 示，平面或溝槽式MOS的通道寬度 Wch，被定義為繞著N++源極的總周 邊距離，也是根據MOS單元排列的 幾何形狀(線性或是蜂巢式佈局)來
S-MOS的N++和PChannel的特 徵形狀與平面單元類似，不過是在 溝槽側壁上。因此，整個通道寬度 是根據每個晶片上作為閘極的溝槽 側壁總數目來決定的。如圖1(c)底 部紅色虛線部分所示，N++/PChannel 接面的形狀接近四分之一圓形，使 得單一溝槽側壁尺寸Wchn達到約 150~300奈米(nm)。一個既定晶片 面積的總通道寬度Wchn即所有溝槽 側壁的通道寬度Wchn之總和。
S-MOS的優點有兩個方面:一
該S-MOS概念已經透過2D 和3D TCAD模擬在1,200V SiC MOSEFT上獲得實證，包括S-MOS 以及平行與溝槽式結構參考設 計 。 m q S e m i 指 出 :「 在 模 擬 期 間 ， 我們發現一個預料之外的特性，也 就是在溝槽側壁上，我們能獲得之 定義總通道密度的所謂通道寬度， 是以擴散曲線(diffusion profile) 為 基 礎。」
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圖2:1.2kV SiC MOSEFT輸出曲線，Vgs=15 V，150°C 。
(來源:mqSemi)
圖2顯示了透過模擬取得的輸 2022年3月 | www.eettaiwan.com
該模擬是以1,200V SiC MOSFET來執行，是因為透過Rds(on) 所量測的靜態損耗不難評估;同 樣的技術也可以應用於不同的電 壓等級。靜態與混合模式的電感負 載動態模擬，則是在所有的元件結 構(S-MOS、溝槽式與2D平面)上進 行，並將之按比放大至1公分見方 的有效面積。
