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东芝推出新一代DTMOSVI高速二极管型功率MOSFET，助力提高电源效率

 

中国上海，2024年2月22日——东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）今日宣布，在新一代[1]具有超结结构的DTMOSVI系列中推出高速二极管型功率MOSFET——DTMOSVI（HSD），该系列适用于包括数据中心和光伏功率调节器等应用的开关电源。首批采用TO-247封装的两款650 V N沟道功率MOSFET产品“TK042N65Z5”和“TK095N65Z5”，于今日开始支持批量出货。

 

 

新产品采用高速二极管，旨在改善桥式电路和逆变电路应用中至关重要的反向恢复[2]特性。与标准型DTMOSVI相比，新产品将反向恢复时间（trr）缩短了65 %，并将反向恢复电荷（Qrr）减少88 %（测试条件：-dIDR/dt＝100 A/μs）。

 

新产品采用的DTMOSVI（HSD）工艺改善了东芝DTMOSIV系列（DTMOSIV（HSD））的反向恢复特性，并在高温下具有更低的漏极截止电流。此外，新产品的品质因数“漏极-源极导通电阻×栅极-漏极电荷”也更低。相较于东芝现有的TK62N60W5[4] [5]器件，TK042N65Z5的高温漏极截止电流降低了约90 %[3]，漏极-源极导通电阻×栅极-源极电荷降低了72 %。这将一进步将降低功率损耗，有助于提高产品效率。在1.5 kW LLC电路[6]测试中，与使用TK62N60W5相比，使用TK042N65Z5可使电源效率提高约为0.4 %。

 

即日起，客户可在东芝网站上获取使用TK095N65Z5的参考设计“1.6 kW服务器电源（升级版）”。此外，东芝还提供支持开关电源电路设计的相关工具。除能够迅速验证电路功能的G0 SPICE模型外，现在还提供能够准确地再现电路瞬态特性的高精度G2 SPICE模型。

 

东芝计划在未来扩展DTMOSVI（HSD）的产品线。新器件将采用TO-220和TO-220SIS通孔型封装，以及TOLL和DFN 8Í8表贴型封装。

 

此外，在已推出的650 V和600 V产品以及新的高速二极管型产品基础上，东芝还将继续扩展DTMOSVI系列的产品线，以提高开关电源的效率，为设备节能做出贡献。

 

标准型和高速二极管型650 V功率MOSFET的Qrr比较

 

TK095N65Z5与TK35N65W5的IDSS＠150 °C×trr比较

 

TK042N65Z5和TK62N60W5的RDS(ON)×Qgd比较

 

TK042N65Z5和TK62N60W5的效率比较

 

使用新产品的参考设计“1.6 kW服务器电源（升级版）”

 

 

简易方框图

 

Ø 应用：

工业设备

- 开关电源（数据中心服务器、通信设备等）

- 电动汽车充电站

- 光伏发电机组的功率调节器

- 不间断电源系统

 

Ø 特点：

- 新一代DTMOSVI系列高速二极管型产品

- 高速二极管型产品的反向恢复时间：

TK042N65Z5 trr＝160 ns（典型值）

TK095N65Z5 trr＝115 ns（典型值）

- 通过低栅漏电荷实现高速开关时间：

TK042N65Z5 Qgd＝35 nC（典型值）

TK095N65Z5 Qgd＝17 nC（典型值）

 

Ø 主要规格：

（除非另有说明，Ta＝25 °C）

器件型号

TK042N65Z5

TK095N65Z5

封装

名称

TO-247

尺寸（mm）

典型值

15.94Í20.95，厚度＝5.02

绝对最大额定值

漏极-源极电压VDSS（V）

650

漏极电流（DC）ID（A）

55

29

漏极-源极导通电阻RDS(ON)（Ω）

VGS＝10 V

最大值

0.042

0.095

总栅极电荷Qg（nC）

典型值

105

50

栅极-漏极电荷Qgd（nC）

典型值

35

17

输入电容Ciss（pF）

典型值

6280

2880

结点对外壳热阻Rth(ch-c)（°C/W）

最大值

0.347

0.543

反向恢复时间trr（ns）

典型值

160

115

东芝现有系列（DTMOSIV）器件型号

TK62N60W5[7]

TK35N65W5、TK31N60W5[7]
 

 

注：

[1] 截至2024年2月22日的东芝调查。

[2] MOSFET体二极管从正向偏置切换到反向偏置的开关动作

[3] 数值由东芝测量得出：

- 新产品TK042N65Z5为0.2 mA（测试条件：VDS＝650 V、VGS＝0 V、Ta＝150 °C）

- 现有产品TK62N60W5为1.9 mA（测试条件：VDS＝600 V、VGS＝0 V、Ta＝150 °C）

[4] 600 V DTMOSIV（HSD）系列

[5] 数值由东芝测量得出。

测试条件：

- TK62N60W5

RDS(ON)：ID＝30.9 A、VGS＝10 V、Ta＝25 °C

Qgd：VDD＝400 V、VGS＝10 V、ID＝61.8 A、Ta＝25 °C

- TK042N65Z5

RDS(ON)：ID＝27.5 A、VGS＝10 V、Ta＝25 °C

Qgd：VDD＝400 V、VGS＝10 V、ID＝55 A、Ta＝25 °C

[6] 数值由东芝测量得出。

测试条件：Vin＝380 V、Vout＝54 V、Ta＝25 °C

[7] VDSS＝600 V