The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers (전기학회논문지)

The Korean Institute of Electrical Engineers (대한전기학회)
권호 표지

The Characteristics and Technical Trends of Power MOSFET

전력용 MOSFET의 특성 및 기술동향

  • Published : 2009.07.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper reviews the characteristics and technical trends in Power MOSFET technology that are leading to improvements in power loss for power electronic system. The silicon bipolar power transistor has been displaced by silicon power MOSFET's in low and high voltage system. The power electronic technology requires the marriage of power device technology with MOS-gated device and bipolar analog circuits. The technology challenges involved in combining power handling capability with finger gate, trench array, super junction structure, and SiC transistor are described, together with examples of solutions for telecommunications, motor control, and switch mode power supplies.

Keywords

References

  1. Praveen K. Jain 'Power electronics for low voltage semiconductor technology: challenges and some possible solutions,' IPEMC 2004, 4th International, Vol 1, pp. 23-24, Aug. 2004
  2. 2001 International Technology Roadmap for Semiconductor(ITRS) 2001 Edition
  3. Allan Allan, Don Edenfeld, William H. Joyner Jr, Andrew B. Kahng, Mike Rodgers, and Yervant Zorian '2001 technology roadmap for semiconductors,' 2002 IEEE, VoL 35, pp. 42-53, Jun. 2002 https://doi.org/10.1109/2.976918
  4. 조선일보, 중앙일보, 2007년 3월1일 기사, '60나노급 1기가 D램 삼성, 세계최초로 양산' 2007.03.01.
  5. 조선일보, 중앙일보, 2008년 9월 29일 기사, '삼성전자, 50나노급 DDR3최초 양산' 세대교체 돌입' 2009.09.29.
  6. 과학기술부 '전력용 반도체 기술개발 최종보고서' 2000.09
  7. D.Y.Chen 'Power Semiconductor: Fast, Tough, and Compact', Power Device and Their Applications, Volume III of the VPEC Publications Series, Virginia Power Electronics Center, 1990
  8. B. Joyant Baliga, 'Power Semiconductor Devices,' PWS Publishing, New York, 1996
  9. John M.Miller, 'Dependence of the input impedance of a three-electrode vacuum tube upon the load in plate circuit,' Scientific Papers of the Bureau of Standards, pp. 367-385, 1920
  10. Muhammad H. Rashid, 'Power Electronics Handbook,' ACADEMIC Press, pp. 75-99, 2001
  11. B. Joyant Baliga, 'Trends in Power Semiconductor Devices,' IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 43, No. 10, pp. 1717-1731, Oct. 1996. https://doi.org/10.1109/16.536818
  12. Antoine A. Tamer, Ken Rauch, and John L. Moll, 'Numerical Comparison of DMOS, VMOS, and UMOS Power Transistor,' IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 30, pp. 73-76, Jan. 1983 https://doi.org/10.1109/T-ED.1983.21075
  13. 미국 등록특허공보 US5828102호, 공고일 1998.10.27 일본내셔널(National Semiconductor)사 특허
  14. 미국 등록특허공보. US5990504호, 공고일1999.11.23 일본 도시바(Toshiba)사 특허
  15. 미국 등록특허공보 US 5874764호, 1999.02.23 (미국International Business Machines사 특허)
  16. Cheon Soo Kim, Jung Woo Park, Hyun Kyu Yu, and Han Jin Cho, 'Gate Layout and Bonding Pad Structure of a RF n-MOSFET for Low Noise Performance,' IEEE Electron Device Letters, Vol. 21 pp. 607-609, Dec. 2000 https://doi.org/10.1109/55.887481
  17. 미국 등록특허공보 US7173308호, 공고일2007, 02.06 (일본 신덴겐(Shindengen)사 특허)
  18. 미국 등록특허공보 JP02-086136호, 공개일1990.03.27(일본 히타치(Hitachi)사 특허)
  19. 미국 등록특허공보 US5460985호, 공고일 1995.10.24 (일본 덴소(Denso)사 특허)
  20. 미국 등록특허공보 US5470770호, :공고일1995.11.28 (일본덴소(Denso)사 특허)
  21. 미국 등록특허공보 US5698880호, 공고일1997.12.16 (일본덴소(Denso)사 특허)
  22. 미국 등록특허공보 US5744826호, 공고일1998.04.28(일본덴소(Denso)사 특허)
  23. 미국 등록특허공보 US6133587호, 공고일 2000.10.17(일본덴소(Denso)사 특허)
  24. 국제출원공보 WO099/04437호, 공고일 1999.01.28(독일 지멘스(Siemens)사 특허)
  25. 일본 공개특허공보 JP2004-214511호, 공개일 2004.07.27 (일본도시바(Toshiba)사 특허)
  26. 미국 등록특허공보 US5929482호, 공고일, 1999.07.27 (일본 미쓰비시l(Mitsubishi)사 특허)
  27. 한국 공개특허공보 KRlO-2008-0044127호, 공개일 2008.05.20 (한국 페어차일드(Fairchild)사 특허)
  28. K.Shibahara, T.Takauchi, T.Saitoh, S.Nishino, and H.Matsunami, Proc. Materials Research Society Symp., T.Aselage, D.Emin, and C.Wood, Eds., Vol. 97, pp. 247, 1987
  29. J.W.Palmour, H.S.Kong, and R.F.Davis, 'High -temperature depletion -mode metal-oxide semiconductor field-effect transistors in beta-SiC thin films,' Appl. Phys. Lett. Vol. 51, pp. 2029, 1987
  30. J.W.Palmour, J.A.Edmond, H.S.Kong, and C.H.Carter, Jr., 'Vertical power devices in silicon carbide,' in Proc. Silicon Carbide and Related Materials, pp.499, 1994
  31. James A. Cooper, Jr., Michael R. Melloch, Ranbir Singh, Anant Agarwal, and John W Palmour, 'Status and Prospects for SiC Power MOSFETs,' IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 49, No.4, Apr. 2002. https://doi.org/10.1109/16.992876
  32. 미국 등록특허공보 US6956238호, 공고일 2005.10.18(미국 크리 (Cree)사 특허)
  33. 미국 등록특허공보 US7427326호, 공고일 2008.09.23 (미국 크리 (Cree)사 특허)
  34. 미국 등록특허공보 US5976936호, 공고일 1999.11.02(미국 크리 (Cree)사 특허)
  35. 미국 등록특허공보 US6020600호, 공고일 2000.02.01(미국 크리 (Cree)사 특허)
  36. 미국 등록특허공보 US6610366호, 공고일 2003.08.26(미국 크리 (Cree)사 특허)
  37. 미국 등록특허공보 US6767843호, 공고일 2004.07.27(미국 크리(Cree)사 특허)
  38. 일본 공개특허공보 JP2006-303272호, 공개일 2006.11.02(일본 미쓰비시l(Mitsubishi)사 특허)
  39. 일본 공개특허공보 JPI0-327059호, 공개일 1998.12.08 (일본히타치(Hitachi))사 특허)