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Super Junction MOSFET의 트렌치 식각 각도에 따른 열 특성 분석에 관한 연구
Thermal Characteristics according to Trench Etch angle of Super Junction MOSFET 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.18 no.4, 2014년, pp.532 - 535  

강이구 (Dept. of Photovoltaic Engineering, Far East University)

초록
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본 논문에서는 Super Juction MOSFET의 우수한 열 특성을 검증하기 위해 도출된 공정 및 설계파라미터를 이용하여 열특성을 분석하였다. 열 특성 중 핵심공정인 Trench 식각 각도에 따른 온도차이, 열 저항, 그 때 흐르는 드레인 전류를 측정하여 전체 소비전력을 분석하였다. 분석한 결과 Trench 식각 각도가 $89.3^{\circ}$ 일 때 온도차와 열 저항 값이 가장 작게 나왔으며, 식각 각도에 따라서 분포는 경향성을 보이지 않았다. 따라서 반복 시뮬레이션과 실험을 통해 최적의 값을 도출해야 되며, 본 측정 결과 최적의 식각 각도는 $89.3^{\circ}$와 $89.6^{\circ}$의 결과를 보였다. 다른 전기적인 특성을 고려하여 최종 식각 각도를 보여야 하며, 열 특성의 우수한 SJ MOSFET이 산업에의 이용을 위해 본 논문의 자료가 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper analyzed thermal characteristics of super junction MOSFET using process and design parameters. Trench process is very important to super junction MOSFET process. We analyzed the difference of temperature, thermal resistance, total power consumption according to trench etch angle. As a res...

주제어

#Super Juction   #Power MOSFET   #Thermal Resistance   #Trench Etch   #P-pillar   #P-base concentration  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 SJ MOSFET의 우수한 열 특성을 검증하기 위해 도출된 공정 및 설계파라미터를 이용하여 열특성을 분석하였다. 열 특성 중 핵심공정인 트렌치 식각 각도에 따른 온도차이, 열 저항, 그 때 흐르는 드레인 전류를 측정하여 전체 소비전력을 분석하였다.
  • 본 논문에서는 SJ MOSFET의 우수한 열 특성을 검증하기 위해, 공정 및 소자 시뮬레이션으로 도출한 설계 및 공정 파라미터를 이용하여 열 특성 시뮬레이션을 수행하여, 그에 대한 특성 분석을 서술하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업용 모터 구동에 사용되는 전력 MOSFET의 특징은? 전력 MOSFET 소자는 전압 구동 방식으로 동작하는 소자이며, 큰 전력을 처리하기 위해 설계된 스위칭 디바이스로서 전원 공급 장치, 변환기, 모터 제어기 등에 널리 사용된다. 산업용 모터 구동에 사용되는 전력 MOSFET은 동작 상태에서 낮은 온 저항은 전력 공급의 손실은 줄여줌으로 효율을 높이고 결과적으로 저전력 구현을 가능하게 한다. 또한 스위칭 특성이 우수하며 입력 임피던스가 크기 때문에 구동 회로를 단순화 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 고전압 전력 MOSFET의 경우 고전압 특성 향상을 위해 항복 전압을 증가시키려면 드리프트 영역의 비저항과 두께를 증가시켜야 하며 따라서 온-저항 특성이 항복 전압의 증가에 따라 급격히 증가하는 문제가 있다.
열 특성 중 핵심공정인 트렌치 식각 각도에 따른 온도차이, 열 저항, 그 때 흐르는 드레인 전류를 측정하여 전체 소비전력을 분석한 결과는? 열 특성 중 핵심공정인 트렌치 식각 각도에 따른 온도차이, 열 저항, 그 때 흐르는 드레인 전류를 측정하여 전체 소비전력을 분석하였다. 분석한 결과 트렌치 식각 각도가 89.3° 일때 온도차와 열 저항 값이 가장 작게 나왔으며, 식각 각도에 따라서 분포는 경향성을 보이지 않았다. 따라서 반복 시뮬레이션과 실험을 통해 최적의 값을 도출해야 되며, 본 측정 결과 최적의 식각 각도는 89.3°와 89.6°의 결과를 보였다. 다른 전기적인 특성을 고려하여 최종 식각 각도를 보여야 하며, 열 특성의 우수한 SJ MOSFET의 활용을 위해 본 논문의 자료가 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
고전압 전력 MOSFET의 문제점은? 또한 스위칭 특성이 우수하며 입력 임피던스가 크기 때문에 구동 회로를 단순화 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 고전압 전력 MOSFET의 경우 고전압 특성 향상을 위해 항복 전압을 증가시키려면 드리프트 영역의 비저항과 두께를 증가시켜야 하며 따라서 온-저항 특성이 항복 전압의 증가에 따라 급격히 증가하는 문제가 있다. 이에 600V급 기준으로 고전압 특성을 가지면서도 기존 플래너 전력 MOSFET 대비 낮은 온-저항 특성을 가지는 유니파이드 전력 트렌치 MOSFET 기술로의 전환이 이루어지고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. Fujihira, T, Proc. of the ISPSD'98, Kyoto(1998), pp.423-426 

  2. H. Ninomiya, Y.Miura and K Kobayashi, Proc. ISPSD(2004), pp.177-180 

  3. Pravin N. Kondekar, TENCON Vol.4(2003), pp.1455-1458. 

  4. S. Iwamoto, K. Takahashi, H. Kuribayashi, S. Wakimoto, K. Mochizuki and H. Nakazawa, Power Semiconductor Devices and Ics, Proceedings. ISPSD'05. The 17thInternationalSymposiumon(2005), pp.31-34 

  5. Yoshiyuki Hattori, Kyoko Nakashima, Makoto Kuwahara, Tomoyuki Yoshida, Shoichi Yamauchi and Hitoshi Yamaguchi, Proceedings of International symposium on Power Semiconductor Devices & ICs, Kitakyushu(2004), pp.189-192 

  6. E.G. Kang, S.H. Moon and M.Y. Sung, Microelectronics journal, Vol.32, Issue.8(2001), pp.641-647 

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  7. E.G. Kang and M.Y. Sung, Solid-State Electronics, Vol.46, Issue.2(2002), pp.295-300 

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