手机中国联盟:手机快充的最佳选择!,集微公开课第九期笔记:维安第三代超级结硅MOSFET( 二 )


手机中国联盟:手机快充的最佳选择!,集微公开课第九期笔记:维安第三代超级结硅MOSFET
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相对于第二代工艺 , 维安第三代深沟槽工艺是基于8英寸工艺实现的 , 品质因数FOM下降了24% , pitch更小、开关电荷较低 , 并且成本较低 , 性价比更高 。
超结技术硅和氮化镓MOSFET对比
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对比SJ-MOSFET与GaNE-HEMT结构来看 , GaN是横向结构 , 无掺杂低杂质 , 可以实现高电子迁移率 , 而SJ-MOSFET是一个垂直结构的器件 。 从材料来看 , SJ-MOSFET仅采用硅材料而GaN是采用Si衬底以及GaN、AlGaN多种材料复合而成 , 工艺难度较大 。
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从两种器件的截面图来看 , SJ-MOSFET是垂直型结构 , GaN是平面型结构 。
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从两种器件的等效电路模型来看 , SJ-MOSFET寄生bodydiode具有雪崩特征 , GaN无雪崩特性 。 因此 , GaN在耐电压特性方面并不如意 。
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在开关损耗/结电容方面 , SJ-MOSFET在0-40V的开关损耗较大 , 而GaN的开关损耗较小且变化较小 。
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从功率器件的关键参数来看 , SJ-MOSFET在反向阻断能力、反向阻断耐量、正向导通表现更好 , 而GaNHEMTs在正向导通表现更好 , 不过 , 这对EMI方面却并不利 。
SJ-MOSFET充电器与GaN充电器的对比
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小米65WGaN充电器内部结构比较紧凑 , 内部空间运用得比较极致 , 其PCB尺寸是31mm*31mm*56.2mm , 功率密度是1.2W/cm3 。
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SilannaACF(有源钳位)65W的评估板采用了维安第三代深沟槽工艺的SJ-MOSFET , 其PCB尺寸是50mm*50mm*22mm , 功率密度是1.18W/cm3 , 集成高压有源钳位FET , 整体效率可以到达93%以上 。
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SilannaACF65W解决方案初级MOSFET采用的是WML14N65C4 , 同步整流MOSFET采用了WMB129N10T2 , 负载开关MOSFET为WM06DN03D 。
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从板端效率测试来看 , 采用维安SJ-MOSFET的Silanna评估板待机功耗远低于100mW , 符合标准 , 而两者的平均效率差异不大 , 都远远超过标准要求 。
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在运行波形方面 , 维安第三代SJ-MOSFET开关频率为92.05kHz , 电流最大值为2.36A , 但GaN的耐压值为452V , 非常低 , 但驱动电压为5.2V , 开关频率为374kHz , 非常高 。
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超级结硅MOSFET和GaNHEMTs主要差异CGS+CGD(VDS),硅MOSFET结电容相对较大 , 故最大使用开关频率比GaN小 , 上图硅开关频率是GaN的1/4;高开关频率不可忽视的是磁性器件的损耗 , 比如变压器磁滞损耗、涡流损耗和气息损耗 。