东芝推出高速二极管型功率MOSFET，助力提高电源效率
2024年2月22日
东芝电子元件及存储装置株式会社
中国上海—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。
注：
[1]截至2024年2月22日的东芝调查。
[2MOSFET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]600V 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
使用TK095N65Z5的参考设计“1.6kW服务器电源（升级版）”
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
特点
- 最新一代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） - High-speed switching time due to low gate-drain charge:
TK042N65Z5 Qgd＝35 nC（典型值）
TK095N65Z5 Qgd＝17 nC（典型值）
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 | 15.94×20.95，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＝10V | 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：
[7]VDSS＝600 V
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