역회복 시간 및 설계 자유도 향상 실현하는 「R60xxJNx 시리즈」

로옴(ROHM) 주식회사(www.rohm.co.kr)는 에어컨, 냉장고 등 백색가전의 모터 구동 및 EV 충전 스테이션에 최적이며, 업계 최고 속도의 역회복 시간과 설계 자유도 향상을 실현하는 600V 내압의 Super Junction MOSFET(이하, SJ-MOSFET) “PrestoMOSTM (프레스토모스)”에 새롭게 'R60xxJNx 시리즈' 30기종의 라인업을 구비했다.

              

이번에 개발한 신 시리즈는, 기존품과 같이 로옴의 독자적인 라이프 타임 제어 기술을 구사함으로써, 업계 최고 속도의 역회복 시간 (trr)을 실현했다. 이로써, IGBT 대비, 경부하 시의 전력 손실을 약 58% 저감시키는데 성공했다.

또한, MOSFET를 ON시키기 위해 필요한 전압 기준을 높임으로써, 손실 증가의 원인 중 하나인 셀프 턴 온 현상※2)이 발생하지 않는다. 내장 다이오드의 특성을 최적화함으로써, SJ-MOSFET 특유의 소프트 리커버리 지수※3)를 개선하여 오동작의 원인이 되는 노이즈를 저감했다. 이를 통해, 고객측에서의 회로 최적화의 장벽이 낮아짐에 따라, 설계 자유도가 향상된다.

이 시리즈는 이미 월 10만개의 생산 체제로 순차 양산을 개시했다 (샘플 가격 180~엔, 세금 별도). 생산 거점은 전공정 로옴 아폴로 주식회사 (후쿠오카), 후공정 ROHM Korea Corporation (한국)이다. 아울러 3월부터 각종 부품 유통 사이트를 통해 온라인 판매를 시작했다.

어떻게해서 만들어졌나

전 세계의 전력 수요 중, 약 50%가 모터 구동에 사용된다고 일컬어지고 있으며, 신흥국에서의 백색가전 보급에 따라, 모터 구동에 의한 전력 소비는 해마다 증가할 것으로 예상되고 있다. 에어컨 및 냉장고를 비롯하여, 백색가전의 모터 구동용에는 인버터 회로가 사용되며, 인버터 회로의 스위칭 소자는 일반적으로 IGBT가 사용되고 있다. 그러나, 최근의 저전력 성능화 흐름에 따라 기기의 정상 동작 시의 저소비전력화에 효과가 있는 MOSFET로 변경되는 추세이다.

이러한 상황에서, 로옴은 2012년에 처음으로 업계 최고 속도의 역회복 특성을 지닌 파워 MOSFET인  PrestoMOSTM의 양산을 개시하여, 어플리케이션의 저소비전력화를 실현함으로써, 매우 높은 평가를 얻고 있다.




PrestoMOS란?

Presto란 이탈리아어를 사용한 음악용어로 「매우 빠르게」라는 의미다.

일반적으로 MOSFET는 고속 스위칭 및 저전류 영역에서의 도통 손실이 낮다는 메리트가 있다. 예를 들어, 에어컨의 경우, 정상 동작 시의 저소비전력화에 효과적이다.

PrestoMOSTM는, 이러한 저전류 영역에서의 저소비전력화에 기여하는 업계 최고 속도의 역회복 시간 (trr)을 특징으로 하는 로옴 오리지널 파워 MOSFET이다.

        

＜설계 자유도 향상의 포인트＞

스위칭 속도의 고속화와 셀프 턴 온 현상, 노이즈 발생은 트레이드 오프 관계이므로, 고객은 회로 설계 시 게이트 저항 등을 조정함으로써, 이러한 사항을 최적화할 필요가 있다. 로옴의 R60xxJNx 시리즈는 셀프 턴 온 현상 및 노이즈 대책을 실시하여, 일반품인 고속 trr 사양의 SJ-MOSFET에 비해 고객의 설계 자유도 향상에 기여한다.

1. 손실 증가를 방지하는 셀프 턴 온 대책
MOSFET에 구조상 존재하는 기생 용량을 최적화함으로써, 스위칭 시에 의도하지 않은 게이트 전압을 20％ 삭감했다. 또한, MOSFET를 ON시키기 위해 필요한 전압 임계치 (Vth)를 약 1.5배로 확대하여, 셀프 턴 온 현상이 발생하기 어렵게 설계했다. 따라서, 고객 측에서 실시하는 게이트 저항 등을 통한 손실 조절 범위가 확대된다.



2. 리커버리 특성의 개선을 통한 노이즈 저감
일반적으로, SJ-MOSFET의 내장 다이오드에 있어서 리커버리 특성은 하드 리커버리이다. 그러나 로옴의 R60xxJNx 시리즈는 구조를 최적화함으로써, 기존품 대비 소프트 리커버리 지수를 30％ 개선하여, 업계 최고 속도의 역회복 시간 (trr)을 유지함과 동시에, 노이즈를 저감하는데 성공했다. 이에 따라, 고객 측에서의 게이트 저항 등을 통한 노이즈 조절이 용이해진다.


 
＜어플리케이션＞
에어컨, 냉장고, 산업기기 (충전 스테이션 등)